DE602004011534T2 - TRANSMIT APODISER CONTROL FOR MICRO-STROKE SHAPERS - Google Patents

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Abstract

Apodization control techniques for a microbeamformer including a plurality of microbeamformer channels each including a transducer, a microbeamformer transmitter for driving the transducer, a microbeamformer receiver for receiving signals from the transducer and usually a delay element for delaying the received transducer signals. To improve the generation of waveforms by the transducers, the voltage provided to the microbeamformer transmitters is adjusted and/or the current provided by the microbeamformer transmitters is adjusted. The microbeamformer channels can also be grouped together into patches and/or clusters with the patches and clusters being provided with a common voltage source or current.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Ultraschallwandler für die medizinische Bildgebung und spezieller auf ein System zur Apodisierungssteuerung in einem Ultraschallwandler, d. h. zur Steuerung der Form des Sendestrahlenbündels eines Ultraschallwandlers, vornehmlich im Zusammenhang mit einer Teilarray-Strahlformung.The The present invention relates generally to an ultrasonic transducer for the medical imaging, and more particularly to a system for apodization control in an ultrasonic transducer, d. H. for controlling the shape of the transmission beam of a Ultrasonic transducer, primarily in the context of a sub-array beam shaping.

Die Teilarray-Strahlformung oder Mikrostrahlformung beinhaltet die Verwendung von Sende- und/oder Empfangsarrays von Ultraschallwandlern, die in Teilarrays gruppiert sind. In der US-amerikanischen Patentschrift 5.997.479 wird eine Anwendung der Mikrostrahlformung beschrieben, bei der mehrere Wandlerelemente in verschiedene Sende-Teilarrays gruppiert sind, und ein Empfangsarray mehrere Wandlerelemente umfasst, die in verschiedene Empfangs-Teilarrays gruppiert sind. 2 der Patentschrift 5.997.479 zeigt auch verschiedene gruppeninterne Sendeprozessoren, die mit den Sende-Teilarrays verbunden sind und ein auf die interessierende Region gerichtetes akustisches Sendestrahlenbündel erzeugen, sowie verschiedene gruppeninterne Empfangsprozessoren, die mit den Empfang-Teilarrays verbunden sind. Jeder gruppeninterne Empfangsprozessor ist dafür eingerichtet, in Reaktion auf Echos vom akustischen Sendestrahlenbündel Wandlersignale von den Wandlerelementen des angeschlossenen Teilarrays zu empfangen. Jeder gruppeninterne Empfangsprozessor umfasst Verzögerungs- und Summierungselemente, die die empfangenen Wandlersignale verzögern und summieren. Ein Empfangsstrahlformer umfasst verschiedene, mit den gruppeninternen Empfangsprozessoren verbundene Verarbeitungskanäle, und jeder Verarbeitungskanal umfasst eine Strahlformerverzögerung, die empfangene Strahlenbündel von den Echos synthetisiert, indem von dem gruppeninternen Empfangsprozessor empfangene Signale verzögert werden, und einen Strahlformer-Summierer, der von den Verarbeitungskanälen empfangene Signale verzögert und summiert.Subarray beamforming or microbeamforming involves the use of transmit and / or receive arrays of ultrasound transducers grouped into subarrays. In the U.S. Patent 5,997,479 For example, an application of microbeamforming is described in which a plurality of transducer elements are grouped into different transmit subarrays, and a receive array comprises a plurality of transducer elements grouped into different receive subarrays. 2 the patent 5997479 Figure 12 also shows various in-group transmit processors connected to the transmit sub-arrays and generating an acoustic transmit beam directed to the region of interest, as well as various in-group receive processors connected to the receive sub-arrays. Each in-group receive processor is adapted to receive transducer signals from the transducer elements of the connected sub-array in response to echoes from the acoustic transmit beam. Each in-group receive processor includes delay and summation elements that delay and sum the received transducer signals. A receive beamformer includes various processing channels connected to the in-group receive processors, and each processing channel includes a beamformer delay that synthesizes received beams from the echoes by delaying received signals from the in-group receive processor and a beamformer summer that delays signals received from the processing channels and summed up.

Darüber hinaus wird in der US-amerikanischen Patentschrift 6.013.032 ein anderer Mikrostrahlformer beschrieben, bei dem jedes Teilarray des Wandlerarrays mit einem Teilarray-Strahlformer verbunden ist, wobei jeder Teilarray-Strahlformer einen Teilarray-Prozessor und ein Phasenverschiebungsnetzwerk umfasst, das mit dem Ausgang des Teilarray-Prozessors verbunden ist (siehe 2 und deren Beschreibung). Ein primärer Strahlformer umfasst eine Summiereinheit, die die Ausgaben der Strahlformerkanäle summiert, denen die Ausgabe der Teilarray-Strahlformer zugeführt wird, und dadurch ein Strahlformersignal liefert, das die empfangene Ultraschallenergie entlang einer gewünschten Abtastlinie darstellt.In addition, in the U.S. Patent 6,013,032 another microbeamformer is described in which each subarray of the transducer array is connected to a subarray beamformer, each subarray beamformer comprising a subarray processor and a phase shift network connected to the output of the subarray processor (see 2 and their description). A primary beamformer includes a summing unit which sums the outputs of the beamformer channels to which the output of the subarray beamformers is applied, thereby providing a beamformer signal representative of the received ultrasonic energy along a desired scanline.

Der im Folgenden allgemein verwendete Ausdruck Mikrostrahlformer beschreibt einen Teilarray-Strahlformer, der in den Griff des Wandlers integriert ist, um den Anschluss an eine sehr große Anzahl von piezoelektrischen Sensorelementen zu erleichtern, die in einem zweidimensionalen Array angeordnet sind. Eine derartige Konfiguration ermöglicht die volumetrische Echtzeit-Bildgebung, wenn sie in Kombination mit einem Mainframe-Strahlformer und einem nachgeschalteten Anzeigeteilsystem eingesetzt wird. Anstatt die Elektronik des Teilarray-Strahlformers in den Griff des Wandlers zu integrieren, kann sie im Mainframe angeordnet sein. Der Ausdruck Mikrostrahlformung könnte auch für eindimensionale Arrays verwendet werden.Of the hereinafter commonly used term describes microbeamformer a sub-array beam shaper that integrates into the handle of the transducer is to connect to a very large number of piezoelectric To facilitate sensor elements in a two-dimensional array are arranged. Such a configuration allows the real-time volumetric imaging when combined with a Mainframe beamformer and a downstream display subsystem is used. Instead of the electronics of the subarray beamformer to integrate in the handle of the converter, it can be in the mainframe be arranged. The term micro-beam shaping could also for one-dimensional Arrays are used.

Bei der Mikrostrahlformung ist die Steuerung der Form des Sendestrahlenbündels ein wichtiger Aspekt für erfolgreiche Implementierungen von Mehrlinien-Bildgebungswandlern, insbesondere bei der Echtzeitvolumenerfassung, bei der eine Mehrlinien-Bildgebung höherer Ordnung erforderlich ist, um ausreichende Volumenerfassungsraten zu erzielen. Eine Steuerung der Form des Sendestrahlenbündels ist möglich, weil in derzeitigen Ultraschallwandlern jedes Element in dem Wandlerarray üblicherweise mit einer Steuerelektronik verbunden ist, so dass jedes Element einzeln steuerbar ist.at the micro-beam shaping is the control of the shape of the transmission beam important aspect for successful implementations of multi-line imaging converters, especially in real-time volume acquisition, where multi-line, higher-order imaging is required to achieve adequate volume acquisition rates. A Control of the shape of the transmitted beam is possible because in current Ultrasonic transducers typically convert each element in the transducer array Connected to a control electronics, so that each element is individually controllable.

Ferner kann bei der Mikrostrahlformung und anderen Strahlformungsanwendungen, die ein Wandlerarray umfassen, immer nur ein Teil der gesamten Anzahl von Elementen in dem Wandlerarray zur selben Zeit betriebsbereit sein. Man bezeichnet dies als Steuerung der Apertur des Wandlerarrays. Die Apertur des Wandlerarrays bezieht sich auf die Konfiguration der Wandlerelemente, die zu einem beliebigen Zeitpunkt aktiv sind. Die elektronische Steuerung jedes Elements im Wandler ermöglicht es, die Sende- und Empfangssignale zu formen und zu verzögern, um ein geeignetes Signal für die Art der jeweils durchgeführten Bildgebung zu liefern.Further can be used in micro-beamforming and other beamforming applications, which comprise a transducer array, always only part of the total number of elements in the transducer array at the same time be. This is referred to as control of the aperture of the transducer array. The Aperture of the transducer array refers to the configuration of the Transducer elements that are active at any one time. The electronic control of each element in the converter makes it possible to shape and delay the transmit and receive signals a suitable signal for the type of each performed To deliver imaging.

Bezug nehmend auf 8 werden Mikrostrahlformer häufig mit einer Vielzahl von Mikrostrahlformer-Patches 100 konstruiert, wobei jedes Mikrostrahlformer-Patch (oder Teilarray) 100 mindestens einen und häufig mehrere Mikrostrahlformerkanäle 102 umfasst. Jeder Mikrostrahlformerkanal 102 ist mit einem Wandler 106 verbunden und umfasst einen Mikrostrahlformersender 104 zum Ansteuern des Wandlers 106 sowie einen Mikrostrahlformerempfänger 108 zum Empfangen der Signale vom Wandler. Vorzugsweise ist auch ein Verzögerungselement 110 vorgesehen, um die empfangenen Wandlersignale zu verzögern, sowie eine Steuerschaltung 122, um den Sender 104 anzuregen. Weitere Einzelheiten über die Funktionsweise von Mikrostrahlformerkanälen sind in den oben angesprochenen Patentschriften zu finden. Somit hat der Mikrostrahlformer einzelne Sender für jeden Mikrostrahlformerkanal 102, um eine Strahllenkung und Fokussiersteuerung zu schaffen. Obwohl zusätzliche Sender normalerweise am Mainframe 112 vorgesehen sind, werden diese Mainframe-Sender nicht benutzt, um die Wandler 106 anzusteuern. Stattdessen sind zwischen den Empfängern 116 am Mainframe 112 und den Mikrostrahlformer-Patches 102 Koaxialkabel 114 angeschlossen, so dass die Koaxialkabel 114 nur für den Empfangspfad und nicht für den Sendepfad benutzt werden. Über ein Koaxialkabel 120 ist eine einzelne Energieversorgung 118 mit allen Mikrostrahlformer-Patches 100 gekoppelt.Referring to 8th Microbeamformers are commonly used with a variety of microbeamformer patches 100 constructed with each microbeamformer patch (or subarray) 100 at least one and often multiple microbeamformer channels 102 includes. Each microbeamformer channel 102 is with a converter 106 and includes a microbeamformer transmitter 104 for driving the converter 106 and a microbeamformer receiver 108 for receiving the signals from the converter. Preferably also a delay element 110 provided to delay the received transducer signals, and a control circuit 122 to the transmitter 104 to stimulate. Further details about the operation of microbeamformer channels can be found in the above-mentioned patents. Thus, the Mikrostrahlformer has individual Transmitter for each microbeamformer channel 102 to provide a beam steering and focusing control. Although additional channels are usually on the mainframe 112 are provided, these mainframe transmitters are not used to the converter 106 head for. Instead, there are between the recipients 116 on the mainframe 112 and the microbeamformer patches 102 coaxial 114 connected so that the coaxial cable 114 only for the receive path and not for the transmit path. Via a coaxial cable 120 is a single energy supply 118 with all microbeamformer patches 100 coupled.

Bei einem Mikrostrahlformer, wie dem in 8 gezeigten, ist bekannt, dass durch Steuern des Zeitintervalls und der Sendeenergie, mit der einige oder alle der Mikrostrahlformerkanäle versorgt werden (im Allgemeinen als „Sendestrahlformung" bezeichnet), der in ein untersuchtes Objekt gesendete Ultraschallabfrageimpuls geformt werden kann, um beispielsweise in verschiedenen Tiefen eine hohe Auflösung zu liefern. Auf ähnliche Weise kann die empfangene Energie verwendet werden, um hochwertige Bilder in verschiedenen Tiefen zu erstellen, indem man die Empfangsgewichte und -verzögerungen elektronisch verändert (als „Empfangsstrahlformung" bezeichnet).For a microbeamformer, like the one in 8th It is known that, by controlling the time interval and the transmission energy supplied to some or all of the microbeamformer channels (generally referred to as "transmit beamforming"), the ultrasound polling pulse transmitted to an object being examined may be shaped, for example, at different depths Similarly, the received energy can be used to produce high quality images at various depths by electronically modifying the receive weights and delays (referred to as "receive beamforming").

Eine Weise, die Wandlerelemente zu steuern, kennt man als Apodisierung. Die Apodisierung einer Ultraschallwandlerapertur ist eine graduelle Verringerung der Sendeamplitude und/oder Empfangsverstärkung von der Mitte zu den Rändern der Apertur mit einer resultierenden Verkleinerung der Strahlnebenkeulenpegel.A The way to control the transducer elements is known as apodization. The apodization of an ultrasonic transducer aperture is a gradual reduction the transmit amplitude and / or receive gain from the center to the edges the aperture with a resulting reduction in beam lobe levels.

In der Praxis kommen verschiedene Apodisierungsverfahren zum Einsatz. Bekannt sind beispielsweise die Verwendung von Rechteckimpulsgebern mit Versorgungsspannungen, die über die aktive Apertur variieren, sowie ferner die Anwendung einer kanalweisen Apodisierung mit Hilfe von Wellenformungssendern. Erreicht wird diese Fähigkeit durch zusätzliche Komplexität entweder in den Energieverwaltungskomponenten oder den einzelnen Sendern.In In practice, different apodization methods are used. For example, the use of rectangular pulse generators is known with supply voltages over the active aperture will vary as well as the application of a channel wise one Apodization with the help of wave transmitters. Is achieved through this ability additional complexity either in the power management components or the individual transmitters.

Beim Entwurf von Mikrostrahlformern für die Echtzeit-3D-Bildgebung ist Platz von besonderer Bedeutung, weil die integrierten Schaltungen (ICs) des Mikrostrahl formers in den Griff des Wandlers passen müssen. Außerdem muss wegen der Schwierigkeit, für die Kühlung der Mikrostrahlformerelektronik zu sorgen, die Verlustleistung begrenzt werden. Der Sender im Mikrostrahlformer sollte als solches eine möglichst einfache und elementare Konstruktion aufweisen, und eine komplizierte Modifizierung des Senders, um die Apodisierung vorzusehen, sollte vermieden werden.At the Design of microbeamformers for Real-time 3D imaging is of particular importance because of the integrated circuits (ICs) of the micro-beam former in the Handle of the converter must fit. Furthermore must because of the difficulty, for the cooling micro-beamformer electronics, which limits power dissipation become. The transmitter in the Mikrostrahlformer should as such a possible have simple and elementary construction, and a complicated one Modification of the transmitter to provide the apodization should be avoided.

Die Mikrostrahlformer-ICs bei einem System nach dem Stand der Technik verwenden unipolare Impulsgeber, die pro Element jeweils zwei Apodisierungsebenen vorsehen: ein oder aus. Dieses System hat vor allem die Nachteile, dass die Apodisierung begrenzt ist und es häufig keine hinreichende Strahlnebenkeulensteuerung vorsieht. Es wäre daher vorteilhaft, neue Verfahren zur Apodisierungssteuerung für das Aussenden von Mikrostrahlformern zu schaffen, die eine geeignete Strahlnebenkeulensteuerung ermöglichen, ohne die Schaltung, die im Wandlergriff untergebracht sein muss, wesentlich zu komplizieren.The Microbeamformer ICs in a prior art system use unipolar pulse generators that each have two apodization levels per element Provide: on or off. This system has the disadvantages that apodization is limited and there is often insufficient beam lobe control provides. It would be therefore advantageous, new methods for Apodisierungssteuerung for sending of micro-beam shapers that enable suitable beam lobe control, without the circuitry that needs to be housed in the transducer handle, significantly complicate.

Um das von den Wandlern erzeugte akustische Signal zu steuern, werden von manchen Ultraschallbildgebungssystemen nach dem Stand der Technik die Array-Elemente in dem Wandler mit einem einfachen Rechteck (Boxcar)-Spannungsanregungssignal von unterschiedlicher Dauer und mit unterschiedlichem Tastverhältnis angesteuert. Dem Fachkundigen ist bekannt, wie diese Spannungsanregungssignale bei einer festen oder variablen Mainframe-Energieversorgung erzeugt werden. Häufig wird die Spannung oder Impulsbreite geändert, um zu versuchen, die Amplitude des akustischen Signals zu verändern. Durch Ändern der Ansteuerungsspannung ändert sich die Gesamtenergie, die zum Ansteuern des Wandlers bereitgestellt werden kann, während sich durch Ändern der Impulsbreite der Ansteuerungsspannung die Weise ändert, wie der Wandler mitschwingt, wobei unterschiedliche akustische Signalamplituden möglich sind. Zum Zwecke der Apodisierung über ein Array hinweg funktioniert es gut, für jeden Wandler unterschiedliche Ansteuerungsspannungen zu haben. Bei denjenigen Ansteuerungseinheiten jedoch, die geringe Spannungen abgeben sollen, wandeln die Ansteuerungsschaltungen selbst viel Energie um, weil die Ausgangsspannung und der Hochspannungsbus des Systems sehr unterschiedlich sein können. Bei Mikrostrahlformern kann diese Ineffizienz (aufgrund der damit verbundenen Sondenaufheizung) nicht toleriert werden, so dass es vorteilhaft wäre, ein effizientes Ansteuerungsverfahren zu schaffen, das unterschiedliche Ausgangspannungsimpulse ermöglicht.Around to control the acoustic signal generated by the transducers of some prior art ultrasound imaging systems the array elements in the converter with a simple boxcar voltage excitation signal driven by different duration and with different duty cycle. The skilled person is aware of how these voltage excitation signals generated at a fixed or variable mainframe power supply become. Frequently becomes the voltage or pulse width changed to try that Amplitude of the acoustic signal to change. By changing the Drive voltage changes the total energy provided to drive the converter can be while by changing the pulse width of the driving voltage changes the way as the transducer resonates, with different acoustic signal amplitudes possible are. It works for purposes of apodization across an array good for Each converter to have different drive voltages. However, in those driving units, the low voltages the driver circuits themselves convert a lot Energy around, because the output voltage and the high voltage bus of the Systems can be very different. For microbeamformers can this inefficiency (due to the associated probe heating) can not be tolerated, so it would be beneficial to have an efficient driving method to create different output voltage pulses.

Um einen Rechteckspannungsimpuls zum Wandler zu erzeugen, muss ein Sender signifikante Strommengen bereitstellen oder abziehen, um die mit dem Wandler verbundene Kapazität aufzuladen. Leider ist der Strom durch Pull-up- und Pull-down-MOSFET-Bauelemente direkt proportional zu deren Breite, so dass ein sehr großes (breites) Bauelement erforderlich ist, um große Ströme bereitzustellen oder abzuziehen. Da Platz in Mikrostrahlformern von größter Bedeutung ist, wäre es vorteilhaft, ein Impulsgebungsverfahren zu entwickeln, das keine großen Ansteuerungsströme benötigt, so dass man kleinere Bauelemente verwenden kann.Around To generate a square-wave voltage pulse to the converter must be Transmit or subtract significant amounts of electricity to charge the capacity connected to the converter. Unfortunately, that is Current through pull-up and pull-down MOSFET devices directly proportional to their width, so that a very large (wide) component required is to big streams provide or subtract. There's room in microbeamformers of highest importance is, would be it is advantageous to develop a pulsing method that does not huge drive currents needed so that you can use smaller components.

Dem Fachkundigen auf dem Gebiet des Wandlerentwurfs ist bekannt, dass der einem Wandler zugeführte Strom proportional zur Geschwindigkeit der Stirnfläche dieses Wandlers und damit des Drucks (akustische Amplitude) ist, der in dem Medium entsteht, in welches hinein gesendet wird. Um die Apodisierung über das Array hinweg zu verändern, kann es nützlich sein, diese Empfindlichkeit des Wandleransteuerungsstroms auszunutzen und gleichzeitig die relativ geringe Größe des Mikrostrahlformers beizubehalten.the Those skilled in the art of transducer design are aware of the supplied to a converter Current proportional to the speed of the face of this Transducer and thus the pressure (acoustic amplitude) that is in the medium is created into which is sent. To the apodization over the Can change the array it useful be to take advantage of this sensitivity of the converter drive current and at the same time maintain the relatively small size of the microbeamformer.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein neues System zur Apodisierungssteuerung eines von einem Mikrostrahlformer angesteuerten Ultraschallwandlerarrays zu schaffen.A The object of the present invention is a new system for apodization control of a controlled by a micro-beam former To create ultrasonic transducer arrays.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein neues System zur Apodisierungssteuerung eines von einem Mikrostrahlformer angesteuerten Ultraschallwandlerarrays zu schaffen, das Pull-up/Pull-down-Bauelemente in Verbindung mit mehreren Impulsgeberversorgungsspannungen verwendet.A Another object of the present invention is to provide a new System for apodization control of a controlled by a micro-beam former Ultrasonic transducer arrays to create the pull-up / pull-down devices Used in conjunction with multiple encoder supply voltages.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Apodisierungssteuerung zu schaffen, die zum Ansteuern des Ultraschallwandlers mehrere schaltbare Stromquellen verwendet.A Another object of the present invention is an apodization control to provide, for controlling the ultrasonic transducer several switchable Power sources used.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Apodisierungssteuerung zu schaffen, die eine oder mehrere schaltbare Stromquellen verwendet, um den Ultraschallwandler unterschiedlich lange anzusteuern.A Another object of the present invention is an apodization control creating one or more switchable power sources, to control the ultrasonic transducer for different lengths.

Um diese und andere Aufgaben zu erfüllen, umfasst ein erfindungsgemäßes System zur Apodisierungssteuerung eines Mikrostrahlformers mehrere Mikrostrahlformerkanäle, die in mehrere Mikrostrahlformer-Patches gruppiert oder diesen zugeordnet sind, wobei jeder Mikrostrahlformerkanal eine Verbindung zu einem Wandler umfasst, eine Mikrostrahlformersendesteuerungs- und -ansteuerungsschaltung, um den Wandler anzure gen, einen Mikrostrahlformerempfänger, um die Wandlersignale zu empfangen, sowie normalerweise eine Verzögerungseinheit, um die empfangenen Wandlersignal zu verzögern. Die Mikrostrahlformersender in jedem Patch sind mit einem gemeinsamen Energieversorgungsknoten verbunden, haben aber eigene Schaltungen zur Steuerung der Zeitsteuerung. Ein Mainframe-Strahlformer hat mehrere Mainframe-Kanäle, die jeweils einen Mainframe-Empfänger und einen Mainframe-Sender zum Senden einer gepulsten Spannung umfassen. Jedes Mikrostrahlformer-Patch ist, beispielsweise über ein mit dem gemeinsamen Knoten des Patchs verbundenen Kabel, mit einem entsprechenden Mainframe-Kanal verbunden, so dass der Mainframe-Empfänger Signale von dem Patch von Mikrostrahlformerempfänger-Datenpfaden einspeist.Around to accomplish these and other tasks an inventive system For Apodisierungssteuerung a Mikrostrahlformers several Mikrostrahlformerkanäle, the grouped into or associated with multiple microbeamformer patches, wherein each microbeamformer channel connects to a transducer includes a microbeamformer sending control and driving circuit To stimulate the transducer, a Mikrostrahlformerempfänger to to receive the transducer signals, and usually a delay unit, to delay the received transducer signal. The microbeamformer transmitter in each patch are connected to a common power supply node connected, but have their own circuits for controlling the timing. A mainframe beamformer has several mainframe channels one mainframe receiver each and a mainframe transmitter for transmitting a pulsed voltage. each Microbeamformer patch is, for example, one with the common Node of the patch connected cable, with a corresponding mainframe channel connected so that the mainframe receiver receives signals from the patch of microbeamformer receiver data paths feeds.

Es gibt verschiedene Wege, die Aufgaben der vorliegenden Erfindung zu erreichen, die entweder das Schaffen individueller Versorgungsspannungsanschlüsse zu den Mikrostrahlformer-Patches oder das Schaffen individueller Ansteuerungselektronik vorsehen, um den Strom von/zu jedem angeschlossenen Wandler zu regeln. Das erste Verfahren verwendet Mainframe-Sendeansteuerungseinheiten, um jedem Patch eine andere Hochspannungsversorgung zuzuführen, die dann benutzt wird, um die einzelnen Wandler innerhalb dieses Patchs auf unterschiedliche Spannungen zu bringen. Beim zweiten Verfahren wird eine Anzahl variabler Hochspannungsversorgungen im Mainframe zugeordnet (separat und zusätzlich zu den Mainframe-Sendeansteuerungseinheiten), die mit einem oder mehreren der Mikrostrahlformer-Patches verbunden sind. Ein drittes Verfahren verwendet eine einzelne, fest zugeordnete Hochspannungsversorgung für alle Mikrostrahlformer-Patches, sieht aber zur Steuerung der Amplitude der gesendeten akustischen Wellenform unterschiedliche Stromansteuerungsausgänge pro Patch oder Wandler vor. Ein viertes Verfahren schließlich verwendet eine einzelne, fest zugeordnete Hochspannungsversorgung für alle Mikrostrahlformer-Patches sowie einen einzelnen Stromansteuerungsausgang, wobei jedoch die Stromzuführungsdauer zu den Wandlern variabel ist, um den Wandlern variierende Mengen elektrischer Energie zuzuführen und somit unterschiedliche akustische Amplituden anzuregen. Diese Verfahren können einzeln oder in verschiedenen Kombinationen eingesetzt und implementiert werden, um eine Fülle unterschiedlicher Mikrostrahlformersenderkonfigurationen mit verschiedenen Ansteuerungsfähigkeiten zu erzielen. Jedes Verfahren erfüllt die Aufgabe der Erfindung, eine Apodisierungssteuerung von Ultraschallwandlerarrays zu schaffen, wie nachfolgend zusammengefasst wird.It There are several ways that the objects of the present invention to achieve either the creation of individual supply voltage connections to the Microbeamformer patches or creating custom control electronics provide power to / from each connected converter. The first method uses mainframe transmission drive units to to supply each patch with a different high voltage supply, the then it uses the individual transducers within this patch to bring different tensions. In the second procedure is a number of variable high voltage supplies in the mainframe assigned (separately and additionally to the mainframe transmission drive units), which are provided with one or more several of the microbeamformer patches are connected. A third Method uses a single dedicated high voltage power supply for all Microbeamformer patches, but sees to the control of the amplitude of the sent acoustic Waveform different current drive outputs per patch or transducer before. Finally, a fourth method uses a single, dedicated high voltage power supply for all microbeamformer patches and a single current drive output, however, the Power supply duration variable to the transducers, varying amounts to the transducers to supply electrical energy and thus to stimulate different acoustic amplitudes. These Procedures can used and implemented individually or in various combinations become a wealth different microbeamformer transmitter configurations with different drive capabilities to achieve. Every procedure is fulfilled the object of the invention, a Apodisierungssteuerung of ultrasonic transducer arrays to create, as summarized below.

Das erste Verfahren zur Anwendung der Apodisierung auf mikrostrahlgeformte Arrays verwendet die Mainframe-Sendeansteuerungseinheiten im Mainframe-Strahlformer, um jedes Patch mit einer unterschiedlichen Hochspannungsversorgung zu versehen, mit der dann die einzelnen Wandler angesteuert werden. Schaltungen zur Steuerung der Zeitsteuerung in jedem Mikrostrahlformerkanal stellen fest, wann der zugehörige Mikrostrahlformersender innerhalb des Patchs den Wandler anregt. Die Mainframe-Senderkanalspannung, und damit die Patch-Versorgungsspannung, lässt sich bei dieser Konfiguration beliebig variieren, weil die Mainframe-Sender dafür ausgelegt sind, eine große Auswahl von Ausgangsspannungen bereitzustellen. Der Sender in jedem Mainframe-Kanal kann dafür eingerichtet sein, einen unipolaren Impuls für die Dauer jedes Sendebursts durch die Mikrostrahlformersender zu übertragen, so dass die von den Mikrostrahlformersendern angesteuerten Impulse eine Amplitude haben, die dem unipolaren Impuls vom Mainframe-Kanal entspricht. Auf diese Weise werden die Mainframe-Sender zu einer variablen Spannungsversorgung für das Patch von Sendern im Mikrostrahlformer.The first method of applying apodization to micro-beamformed arrays uses the mainframe transmit drive units in the mainframe beamformer to provide each patch with a different high voltage power supply to drive each transducer. Timing control circuitry in each microbeamformer channel determines when the associated microbeamformer transmitter within the patch excites the transducer. The mainframe transmitter channel voltage, and thus the patch supply voltage, can be arbitrarily varied in this configuration because the mainframe transmitters are designed to provide a wide range of output voltages. The transmitter in each mainframe channel may be configured to provide a unipolar pulse for the duration of each transmit burst through the microbeamformer transmitters so that the pulses driven by the microbeamformer transmitters have an amplitude corresponding to the unipolar pulse from the mainframe channel. In this way, the mainframe transmitters become a variable voltage supply for the patch of transmitters in the microbeamformer.

Ein komplizierendes Detail dieses ersten Verfahrens ist die Trennung der Sendeereignisse, die inhärent eine hohe Spannung haben, und der Empfangsereignisse, die inhärent eine niedrige Spannung haben. Genauer gesagt, um zu vermeiden, dass Senderauschen den Empfangsdatenpfad verunreinigt, sind zwischen den Mikrostrahlformersendern und dem Kabel sowie zwischen dem Kabel und den Mainframe-Sendern Dioden vorgesehen. Ferner können sowohl im Ausgangspfad von den Mikrostrahlformerempfängern als auch im Eingangspfad des Mainframe-Empfängers Schutzeinrichtungen wie Schalter vorgesehen sein, um die Empfänger zu schützen, wenn die Sender in Betrieb sind.One The intricate detail of this first procedure is the separation the broadcast events inherent have a high voltage, and the receiving events inherently a have low voltage. More specifically, to avoid transmitter noise contaminate the receive data path are between the microbeamformer transmitters and the cable and between the cable and the mainframe transmitters Diodes provided. Furthermore, can both in the output path from the microbeamformer receivers as also in the input path of the mainframe receiver protective devices such as switches be provided to the receiver to protect, when the transmitters are in operation.

Indem über einen Mainframe-Sender für jedes Patch eine unabhängige Versorgungsspannung vorgesehen wird, kann jedes Patch unterschiedliche Amplitudenwellenformen senden und dadurch für eine verbesserte Formung des Sendestrahlenbündels sorgen.By having one Mainframe transmitter for every patch is an independent one Supply voltage is provided, each patch can have different amplitude waveforms send and thereby for a to ensure improved shaping of the transmitted beam.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die Patches in mehrere Blöcke (Cluster) gruppiert, wobei jedes Cluster vorzugsweise mehrere Patches umfasst. Mikrostrahlformersender werden dann vom Mainframe aus über eine Vielzahl von individuell justierbaren Energieversorgungen (oder Mainframe-Sender) gespeist, und jedes Cluster ist, beispielsweise über ein Kabel, mit einer entsprechenden Energieversorgung verbunden. Die jedem Cluster zugeführte Versorgungsspannung ist unabhängig justierbar oder einstellbar, beispielsweise auf eine unterschiedliche Spannung für jedes Impulswiederholungsintervall.at another embodiment According to the invention, the patches are grouped into a plurality of clusters, wherein each cluster preferably comprises a plurality of patches. microbeamformer are then transferred from the mainframe a variety of individually adjustable power supplies (or mainframe transmitters) powered, and each cluster is, for example via a cable, with a corresponding one Energy supply connected. The supply voltage supplied to each cluster is independent adjustable or adjustable, for example, to a different Tension for every pulse repetition interval.

Obwohl die Sender in jedem Mikrostrahlformer-Patch nicht wie in der obigen Ausführungsform von einer speziellen Energieversorgung gespeist werden, werden Cluster von Mikrostrahlformer-Patches von einer gemeinsamen Energieversorgung gespeist, wobei durch eine geeignete Zuordnung der Mikrostrahlformer-Patches zu Cluster die Form des Sendestrahlenbündels wirksam und vorteilhaft gesteuert werden kann. Hauptsächlicher Vorteil dieser Ausführungsform ist die Eliminierung der Dioden und Schalter, ohne dass sich die Anzahl der zur Versorgung der verschiedenen Patch-Sender erforderlichen Kabel dramatisch erhöht.Even though the transmitters in each microbeamformer patch do not like the one above Embodiment of a special energy supply, become clusters microbeam shaper patches from a common power supply powered by an appropriate assignment of the microbeamformer patches to cluster the shape of the transmitted beam effectively and favorably can be controlled. Principal Advantage of this embodiment is the elimination of the diodes and switches, without the Number of cables required to power the various patch transmitters increased dramatically.

Eine direkte Erweiterung dieser Ausführungsform besteht darin, Hochspannungsschalter (oder andere Schaltermittel) in die Mikrostrahlformersender aufzunehmen, die selektiv aus einer geringen Anzahl von mainframe-gespeisten Hochspannungsschienen auswählen können. Das heißt, anstatt die Patches oder Mikrostrahlformerkanäle zusammenzufassen, um eine gemeinsame Hochspannungsversorgung zu nutzen, kann jeder Mikrostrahlformerkanal einen oder mehrere Hochspannungsschalter enthalten, um aus einer geringen Anzahl von Stromschienen auszuwählen. Die Auswahl, welche Stromschiene zu benutzen ist, und damit die angelegte Ansteuerungsspannung, kann Kanal für Kanal erfolgen und für jedes Impulswiederholungsintervall unterschiedlich sein.A direct extension of this embodiment consists of high voltage switch (or other switch means) into the Mikrostrahlformersender which selectively from a small number of mainframe powered high voltage rails. The is called, instead of pooling the patches or microbeamformer channels to one can use common high voltage power supply, any micro-beam former channel one or more high voltage switches included to one out select a small number of busbars. The choice of which track to use, and thus the applied drive voltage can Channel for Channel and for each pulse repetition interval be different.

Bei einer dritten Ausführungsform der Erfindung können die Ansteuerungseinheiten der Mikrostrahlformersender speziell dafür ausgelegt sein, einen bestimmten Wandler mit einer variablen Stromquelle anstatt als eine Spannungsquelle anzusteuern. Im Gegensatz zu Mainframe-Sender, die in der Lage sein müssen, viele unterschiedliche Arten von Wandlern anzusteuern, können die Mikrostrahlformersender dafür ausgelegt sein, einen speziellen Wandler optimal und effizient anzusteuern. Daher ist es an sich möglich, mehrere schaltbare Stromquellen und -senken in jedem Mikrostrahlformersender zu benutzen, um den Wandler anzusteuern, wobei größere Ströme größere akustische Amplituden und kleinere Ströme kleinere akustische Amplituden vom Wandler hervorrufen. Diese Apodisierungsverfahren können durchgeführt werden, indem man für alle Mikrostrahlformerkanäle eine einzelne gemeinsame Hochspannungsversorgung verwendet. Darüber hinaus lässt sich die Apodisierungssteuerung durch Auswählen spezieller Quell- und Senkströme problemlos auf jedem Mikrostrahlformerkanal erreichen, anstatt in Patches oder Patch-Cluster gruppiert zu sein.at a third embodiment of the invention the drive units of the microbeamformer transmitter specially designed for this purpose be a particular converter with a variable current source instead as a voltage source to control. Unlike mainframe stations, who need to be able to Many different types of converters can control the Microbeamformer transmitter for it be designed to optimally and efficiently control a special converter. Therefore, it is possible multiple switchable current sources and sinks in each microbeamformer transmitter to use to drive the transducer, with larger currents greater acoustic Amplitudes and smaller currents cause smaller acoustic amplitudes from the transducer. These apodization methods can be done by looking for all microbeamformer channels uses a single common high voltage power supply. Furthermore let yourself the apodization control by selecting special source and sink currents reach easily on any microbeamformer channel, rather than in Grouped patches or patch clusters.

Diese Ausführungsform der Erfindung umfasst mehrere schaltbare Stromquellen, die jeweils sowohl einen Serienschalter und ein Pull-up-Bauelement als auch meh rere schaltbare Stromsenken umfassen, die wiederum jeweils einen Serienschalter und ein Pull-up-Bauelement beinhalten. Eine derartige Konfiguration schaltbarer Stromquellen und -senken ist dem Fachkundigen als Current-Mode-Analog/Digital-Umsetzer (DAC) bekannt. Die zuvor erwähnten Pull-up-Bauelemente können PMOSFET (auch bekannt als PMOS)-Bauelemente sein, die unter Vorspannung stehen, um konstante Ströme von der Hochspannungsversorgung zum Wandler zu liefern. Die PMOSFET-Bauelemente können auch in Sperrrichtung vorgespannt sein, um als Schalter zu funktionieren, oder es kann ein separates PMOSFET-Bauelement in Reihe zugeordnet sein, um die Schalterfunktion auszuüben. Auf ähnliche Weise können die Pull-down-Bauelemente NMOSFET (auch bekannt als NMOS)-Bauelemente sein, die unter Vorspannung stehen, um konstante Ströme vom Wandler zur Masse (oder einem negativen Versorgungsanschluss) zu liefern. Die NMOS-FET-Bauelemente können ebenfalls in Sperrrichtung vorgespannt sein, um als Schalter zu funktionieren, oder es kann ein separates NMOSFET-Bauelement in Reihe zugeordnet sein, um die Schalterfunktion auszuüben.This embodiment of the invention comprises a plurality of switchable current sources, each comprising both a series switch and a pull-up device as well as meh rere switchable current sinks, which in turn each include a series switch and a pull-up device. Such a configuration of switchable current sources and sinks is known to those skilled in the art as Current Mode Analog to Digital Converter (DAC). The aforementioned pull-up devices may be PMOSFETs (also known as PMOS) devices that are biased to provide constant currents from the high voltage power supply to the converter. The PMOSFET devices may also be reverse biased to function as switches, or a separate PMOSFET device may be associated in series to perform the switch function. Similarly, the pull-down devices may be NMOSFETs (also known as NMOS) devices that are biased to provide constant currents from the transducer to ground (or a negative supply supply connection). The NMOS FET devices may also be reverse biased to function as switches, or a separate NMOSFET device may be serially associated to perform the switch function.

Dem Fachkundigen ist bekannt, dass sich die Strombelastbarkeit von PMOS- und NMOS-Bauelementen proportional zu ihrer Breite verhält und auch eine Funktion der angelegten Gate-Vorspannung ist. Bei dieser Ausführungsform würde der Mikrostrahlformersender vorzugsweise eine geringe Anzahl von PMOS- und NMOS-Bauelementen umfassen, die sich selektiv (durch ihre Gate-Vorspannung) aktivieren lassen, um verschiedene Ansteuerungsströme zu und von jedem Wandler vorzusehen. Für eine maximale Effizienz dürfen die Pull-up- und Pull-down-Bauelemente nicht gleichzeitig stromleitend sein, wobei jedoch andere, weniger effiziente Betriebsarten möglich sind.the It is known to those skilled in the art that the current carrying capacity of PMOS and NMOS devices proportional to their width and also behaves is a function of the applied gate bias voltage. In this embodiment would the Mikrostrahlformersender preferably a small number of PMOS and NMOS devices that selectively (by their gate bias) enable to control different drive currents from each transducer. For a maximum efficiency allowed the pull-up and pull-down devices are not simultaneously conducting but other less efficient modes of operation are possible.

Im Normalbetrieb einer bevorzugten Ausführungsform wird eine ausgewählte Teilgruppe von PMOS-Bauelementen aktiviert, um den Wandler anzusteuern. Die Anzahl der aktivierten Bauelemente, und damit der verfügbare Ansteuerungsstrom, kann auf jedem Mikrostrahlformerkanal einzeln gesteuert werden. Vorzugsweise werden die PMOS-Bauelemente für die Dauer ungefähr einer Viertel Wellenlänge des anzuregenden akustischen Signals aktiviert. Anschließend wird eine ausgewählte Teilgruppe von NMOS-Bauelementen für die Dauer ungefähr einer Viertel Wellenlänge des anzuregenden akustischen Signals aktiviert, um den Wandler zu entladen. Zu beachten ist jedoch, dass bei Ungleichheit der gewählten Pull-up- und Pull-down-Ströme die Dauer der Pull-up- und Pull-down-Ereignisse eventuell ungleich ist. Die am Wandler entwickelte Spannung ist zwar eine Funktion des angelegten Ansteuerungsstroms und der Kapazität des Wandlers, wird im Allgemeinen aber eine ansteigende Rampe bis zu einer gewissen Spannung gefolgt von einer abfallenden Rampe sein. Die Steigung dieser Rampen wird durch den Ansteuerungsstrom und die Wandlerkapazität definiert.in the Normal operation of a preferred embodiment becomes a selected subset activated by PMOS devices to drive the converter. The Number of activated components, and thus the available drive current, can be controlled individually on each microbeamformer channel. Preferably, the PMOS devices become for the Duration approximately a quarter wavelength of the acoustic signal to be activated. Subsequently, will a selected one Subgroup of NMOS devices for the Duration approximately a quarter wavelength of the acoustic signal to be activated to the converter discharged. It should be noted, however, that if the selected pull-up and pull-down currents the duration of the pull-up and pull-down events possibly unequal. The voltage developed at the converter is while a function of the applied drive current and the capacity of the converter, In general, however, it will be a rising ramp to some tension followed by a sloping ramp. The slope of these ramps is defined by the drive current and the converter capacitance.

Eine Hauptkomponente dieser Ausführungsform der Erfindung ist, dass die Ansteuerungsströme während der Pull-up- und Pull-down-Ereignisse zwar programmierbar sind, die Dauer dieser Ereignisse aber (für eine bestimmte gewünschte akustische Frequenz) feststeht. Das heißt, um unterschiedliche Apodisierungsebenen über das Array hinweg zu erreichen, kann jeder der Mikrostrahlformerkanäle unterschiedliche Ströme für eine vorgegebene Pull-up- und Pull-down-Dauer liefern, die für alle Kanäle gleich ist. Die Zeit, zu der die Kanäle die Wandler ansteuern, hängt von der gewünschten Verzögerung ab, und der den Wandlern zugeführte Strom hängt von der gewünschten Apodisierung ab.A Main component of this embodiment the invention is that the drive currents during the pull-up and pull-down events are programmable, but the duration of these events (for a given desired acoustic frequency). That is, to different apodization levels over the Achieve array across each of the microbeamformer channels can be different streams for one deliver predetermined pull-up and pull-down durations that are the same for all channels is. The time to which the channels the converters drive, hangs from the desired Delay, and that supplied to the transducers Electricity depends on the desired Apodization off.

Eine direkte Erweiterung der obigen Ausführungsform ist es, noch eine weitere Ausführungsform der Erfindung zu schaffen, bei der auf jedem Mikrostrahlformerkanal ein Pull-up- und ein Pull-down-Bauelement zugeordnet ist, um den Wandler für Zeitspannen anzusteuern, die je nach gewünschter Apodisierung über das Array hinweg variieren. Bei diesem Ansatz der Impulsbreitenmodulation variiert die Zeitspanne, für die die Pull-up- und Pull-down-Bauelemente aktiviert werden, wodurch die dem Wandler zugeführte Gesamtenergie gesteuert wird. Die resultierende akustische Wellenformamplitude wird annähernd proportional zur Breite der angelegten Stromimpulse sein.A direct extension of the above embodiment is still one another embodiment of the Invention to provide on each Mikrostrahlformerkanal a pull-up and a pull-down device is assigned to the Converter for To control time spans, depending on the desired apodization on the Vary across the array. In this approach of pulse width modulation the time span varies for the the pull-up and the Pull down components are activated, whereby the total energy supplied to the transducer is controlled. The resulting acoustic waveform amplitude will approximate be proportional to the width of the applied current pulses.

Die Hauptunterschiede zwischen dieser Ausführungsform und der vorhergehenden Mehrfachstrom-Ausführungsform bestehen in der Art, wie die Mikrostrahlformersender gesteuert werden. Bei der Mehrfachstrom-Ausführungsform bestimmt die Apodisierungsfunktion die Stromeinstellung, wobei jedoch die Impuls-Up- und Impuls-Down-Sequenz (trotz von Kanal zu Kanal unterschiedlicher Startzeit dieser Sequenz) auf allen Kanälen gleich ist. Bei dieser Ausführungsform bestimmt die Apodisierungsfunktion die Impulsbreite der Up- und Down-Ereignisse, wobei aber die Pull-up- und Pull-down-Ströme auf allen Kanälen gleich sind (und die Startzeit dieser Sequenz von Kanal zu Kanal ebenfalls unterschiedlich ist). Es gibt natürlich Kompromisse hinsichtlich der Zeitsteuerungskomplexität zwischen diesen Ausführungsformen, die gegen Unterschiede bei der Komplexität (Größe) der Hochspannungsquelle abzuwägen sind.The Main differences between this embodiment and the previous one Multiple stream embodiment consist of the way the microbeamformer transmitters are controlled. In the multiple current embodiment the apodization function determines the current setting, however the pulse-up and pulse-down sequence (despite from channel to channel different start time of this sequence) all channels is equal to. In this embodiment determines the Apodisierungsfunktion the pulse width of the up and Down events, but with the pull-up and pull-down currents at all channels are equal (and the start time of this sequence from channel to channel is also different). There are, of course, tradeoffs the timing complexity between these embodiments, against the differences in the complexity (size) of the high voltage source weigh are.

Für den Fachkundigen sollte es offensichtlich sein, dass jede dieser Ausführungsformen neuartige Paradigmen hinsichtlich Stromversorgungsanschluss, Entwurf von Hochspannungsansteuerungsschaltungen und Verfahren zur Zeitsteuerung der Ansteue rungseinheiten darstellen, die in verschiedenen unterschiedlichen Konfigurationen kombiniert werden könnten. Je nach Anwendungs- und Implementierungsbeschränkungen kann eine dieser verschiedenen Ausführungsformen oder Kombinationen davon optimal oder wünschenswert sein. Diese Erfindung ist so zu verstehen, dass sowohl die einzelnen beschriebenen Ausführungsformen als auch beliebige Kombinationen hiervon abgedeckt werden.For the expert It should be obvious that each of these embodiments novel paradigms concerning power supply connection, design of high voltage driving circuits and methods of timing represent the control units that are in different different Configurations could be combined. Depending on the application and implementation restrictions may be one of these various embodiments or combinations of which optimal or desirable be. This invention should be understood to include both the individual ones described embodiments as well as any combinations thereof are covered.

Die Erfindung sowie ihre weiteren Aufgaben und Vorteile lassen sich am besten unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung nachvollziehen, die in Verbindung mit begleitenden Zeichnungen zu sehen ist, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente kennzeichnen. Es zeigen:The Invention and its other objects and advantages can be best understood by reference to the following description, which to be seen in conjunction with accompanying drawings, wherein the same Reference signs denote like elements. Show it:

1 die schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Mikrostrahlformerteils eines Ultraschallwandlers, der eine Apodisierungssteuerung gemäß dieser Erfindung verwendet; 1 the schematic representation of a first embodiment of a Mikrostrahlformerteils an ultrasonic transducer, the apodization control used according to this invention;

2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Mikrostrahlformerteils eines Ultraschallwandlers, der eine Apodisierungssteuerung gemäß dieser Erfindung verwendet; 2 a schematic representation of a second embodiment of a Mikrostrahlformerteils an ultrasonic transducer, which uses a Apodisierungssteuerung according to this invention;

3 ein Diagramm, das eine mögliche Gruppierung von Mikrostrahlformer-Patches in Cluster gemäß der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt; 3 a diagram showing a possible grouping of microbeamformer patches in clusters according to the second embodiment of this invention;

4A eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Schaltung zur Steuerung der Ansteuerungsspannung gemäß dieser Erfindung; 4A a schematic representation of a first embodiment of a circuit for controlling the drive voltage according to this invention;

4B eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Schaltung zur Steuerung der Ansteuerungsspannung gemäß dieser Erfindung; 4B a schematic representation of a second embodiment of a circuit for controlling the drive voltage according to this invention;

5 eine schematische Darstellung einer ersten Schaltung zur Steuerung des Ansteuerungsstroms gemäß dieser Erfindung; 5 a schematic representation of a first circuit for controlling the drive current according to this invention;

6 eine schematische Darstellung einer zweiten Schaltung zur Steuerung des Ansteuerungsstroms gemäß dieser Erfindung; 6 a schematic representation of a second circuit for controlling the drive current according to this invention;

7 eine schematische Darstellung einer dritten Schaltung zur Steuerung des Ansteuerungsstroms gemäß dieser Erfindung; 7 a schematic representation of a third circuit for controlling the drive current according to this invention;

8 eine schematische Darstellung eines Mikrostrahlformerteils eines Ultraschallwandlers nach dem Stand der Technik. 8th a schematic representation of a micro-beam forming part of an ultrasonic transducer according to the prior art.

Nachfolgend werden verschiedene Verfahren zur Apodisierungssteuerung eines Mikrostrahlformers eines Ultraschallwandlers beschrieben. Diese Verfahren haben das gemeinsame Ziel, die Fähigkeit zur Formung der Sendestrahlenbündel zu verbessern, indem die jedem Wandler oder einer Vielzahl von Wandlern in einem Mikrostrahlformer-Patch zugeführte Ansteuerungsspannung oder der zugeführte Ansteuerungsstrom justiert wird. Die Verfahren können unabhängig voneinander oder im möglichen Umfang in Kombination miteinander eingesetzt werden.following Various methods for Apodisierungssteuerung a micro-beam former an ultrasonic transducer described. These methods have that common goal, the ability to Forming the transmission beam improve by adding each transducer or a variety of transducers in a microbeamformer patch supplied Control voltage or the supplied drive current adjusted becomes. The procedures can independently from each other or in the possible Scope be used in combination with each other.

Bei einer ersten Ausführungsform eines Systems zur Apodisierungssteuerung eines Mikrostrahlformers, dargestellt in 1, ist die jedem Mikrostrahlformer-Patch zugeführte Spannung justierbar. Ein Mainframe-Strahlformer 10 des Ultraschallbildgebungssystems umfasst eine Vielzahl von Mainframe-Kanälen 12, wobei jeder Mainframe-Kanal 12 einen Mainframe-Sender 14 und einen Mainframe-Empfänger 16 umfasst. Ein Koaxialkabel 18 verbindet jeden Mainframe-Kanal 12 mit einem entsprechenden Teilarray-Strahlformer, hier auch als ein Mikrostrahlformer-Patch 20 bezeichnet. Jedes Patch 20 umfasst eine Vielzahl von Mikrostrahlformerkanälen 22, von denen jeder einen Mikrostrahlformersender 24, eine Schaltung zur Steuerung der Sender-Zeitsteuerung 24A, einen Wandler 26, der durch ein Signal vom Mikrostrahlformersender 24 angesteuert wird, einen Mikrostrahlformerempfänger 28, der Signale vom Wandler 26 empfängt, und ein Verzögerungselement 30A beinhaltet. Anstelle eines Koaxialkabels 18 können auch andere dem Fachkundigen bekannte Kabel und elektronische Verbindungskomponenten verwendet werden. Für die Mikrostrahlformersender 24 ist üblicherweise häufig ein Verzögerungselement 30B vorgesehen.In a first embodiment of a system for apodization control of a microbeamformer, shown in FIG 1 , the voltage applied to each microbeamformer patch is adjustable. A mainframe beamformer 10 The ultrasound imaging system includes a plurality of mainframe channels 12 where each mainframe channel 12 a mainframe station 14 and a mainframe receiver 16 includes. A coaxial cable 18 connects every mainframe channel 12 with a corresponding subarray beamformer, here also as a microbeamformer patch 20 designated. Every patch 20 includes a plurality of microbeamformer channels 22 each of which has a microbeamformer transmitter 24 , a circuit for controlling the transmitter timing 24A , a converter 26 by a signal from the microbeamformer transmitter 24 is driven, a Mikrostrahlformerempfänger 28 , the signals from the converter 26 receives, and a delay element 30A includes. Instead of a coaxial cable 18 For example, other cables and electronic interconnect components known to those skilled in the art may also be used. For the microbeamformer transmitter 24 usually is often a delay element 30B intended.

Jeder Mainframe-Sender 14 führt dem jeweiligen Patch 20 über das Kabel 18 eine Versorgungsspannung zu. Somit ist sowohl der Mainframe-Sender 14 als auch der Mainframe-Empfänger 16 über einen Knoten 32 mit dem Kabel 18 verbunden. Indem jeder der Mainframe-Sender 14 mit einem entsprechenden Patch 20 gekoppelt ist, kann den Mikrostrahlformersendern 24 in den Mikrostrahlformerkanälen 22 jedes Patchs 20 eine individuell justierbare Spannung zugeführt werden, um dadurch die Steuerung der Mikrostrahlformerkanäle 22 in jedem Patch 20 zu ermöglichen und jede gewünschte Formung des von den Wandlern 26 in jedem Patch 20 erzeugten Sendestrahlenbündels zu gewährleisten.Every mainframe station 14 leads the respective patch 20 over the cable 18 a supply voltage to. Thus, both the mainframe station 14 as well as the mainframe receiver 16 over a node 32 with the cable 18 connected. By each of the mainframe stations 14 with a corresponding patch 20 may transmit the microbeamformer 24 in the microbeamformer channels 22 every patch 20 an individually adjustable voltage may be applied to thereby control the microbeamformer channels 22 in every patch 20 to allow and any desired shaping of the converters 26 in every patch 20 To ensure generated transmission beam.

Während des Betriebs wird mindestens für die Dauer jedes Sendebursts ein unipolarer Impuls von den Mainframe-Sender 14 zu den Mikrostrahlformer-Patches 20 gesendet, genauer gesagt zu den Mikrostrahlformersendern 24 in jedem Mikrostrahlformer-Patch 20. Die Spannung des unipolaren Impulses wird intermittierend durch die Mikrostrahlformersender 24 in jedem Mikrostrahlformer-Patch 20 zugeführt, um unipolare Im pulse zu den Wandlern 26 in jeder Mikrostrahlformer-Patch 20 zu erzeugen. Die Zeit, zu der die Mikrostrahlformersender 24 die Wandler 26 hoch oder niedrig ansteuern, und die Anzahl derartiger Impulse werden in jedem Mikrostrahlformerkanal 22 eindeutig und individuell gesteuert, wobei jedoch die Amplitude der Impulse von der durch die Mainframe-Sender 14 zugeführte Spannung festgelegt wird, die für alle Mikrostrahlformersender 24 in einem Patch gleich ist. Somit tragen sowohl die Mainframe-Sender 14 als auch die Mikrostrahlformersender 24 zu den Ansteuerungssignalen für die Wandler 26 bei.During operation, for at least the duration of each transmit burst, a unipolar pulse from the mainframe transmitters 14 to the microbeamformer patches 20 sent, more specifically to the Mikrostrahlformersendern 24 in every microbeamformer patch 20 , The voltage of the unipolar pulse is intermittently transmitted through the microbeamformer transmitter 24 in every microbeamformer patch 20 fed to unipolar pulses to the transducers 26 in every microbeamformer patch 20 to create. The time at which the microbeamformer transmitter 24 the transducers 26 high or low, and the number of such pulses will be in each microbeamformer channel 22 clearly and individually controlled, however, taking the amplitude of the pulses from that through the mainframe transmitter 14 supplied voltage is set for all micro-beamformer transmitters 24 in a patch is the same. Thus, both the mainframe transmitters carry 14 as well as the microbeamformer transmitter 24 to the drive signals for the converters 26 at.

Sowohl in den Mainframe-Kanälen 12 als auch in den Mikrostrahlformer-Patches 20 sind zusätzlich Dioden 34 in Reihe mit dem Sender-Energieversorgungszweig geschaltet, um die Mainframe-Sender 14 und die Mikrostrahlformersender 24 während des Empfangsbetriebs vom Signalpfad zu isolieren. Obwohl, wie in 1 gezeigt, ein Satz Dioden 34 in jedem Mikrostrahlformer-Patch 20 angeordnet ist, um alle Mikrostrahlformersender 24 in diesem Mikrostrahlformer-Patch während des Empfangsbetriebs vom Signalpfad zu isolieren, könnten alternativ mehrere Sätze von Dioden verwendet werden. Ein zweiter Satz Dioden 34 ist in jedem Mainframe-Kanal 12 zwischen dem Mainframe-Sender 14 und dem Knoten 32 angeordnet. Anstelle von Dioden 34 können auch andere Isolationsvorrichtungen verwendet werden, wie sie dem Fachkundigen bekannt ist.Both in the mainframe channels 12 as well as in the microbeamformer patches 20 are additional diodes 34 connected in series with the transmitter power branch to the mainframe transmitter 14 and the microbeamformer transmitter 24 to isolate from the signal path during receive operation. Although, as in 1 shown a sentence dio the 34 in every microbeamformer patch 20 is arranged to all microbeamformersender 24 In this microbeamformer patch, during isolation from the signal path, several sets of diodes could alternatively be used. A second set of diodes 34 is in every mainframe channel 12 between the mainframe transmitter 14 and the node 32 arranged. Instead of diodes 34 For example, other isolation devices known to those skilled in the art may also be used.

Sowohl in den Mainframe-Kanälen 12 als auch in den Patches 20 sind im Empfängerzweig Schalter 36 vorgesehen, um den Eingang des Mainframe-Empfängers 16 und den Ausgang des Mikrostrahlformerempfängers 28 mit einem Hochspannungsschutz zu versehen, damit sie Sendeereignissen widerstehen können. Obwohl, wie in 1 gezeigt, in jedem Mikrostrahlformerkanal 22 in jedem Patch 20 ein Schalter 36 vorgesehen ist, könnten in den Patches 20 alternative Schalteranordnungen verwendet werden, solange der Ausgang der Mikrostrahlformerempfänger 28 mit einem Hochspannungsschutz versehen wird.Both in the mainframe channels 12 as well as in the patches 20 are switches in the receiver branch 36 provided to the input of the mainframe receiver 16 and the output of the microbeamformer receiver 28 with a high voltage protection, so that they can withstand transmission events. Although, as in 1 shown in each microbeam former channel 22 in every patch 20 a switch 36 provided could be in the patches 20 alternative switch arrangements may be used as long as the output of the microbeamformer receivers 28 is provided with a high voltage protection.

Eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems zur Apodisierungssteuerung hat einen einfacheren Aufbau als die in 1 gezeigte Ausführungsform, da sie keine zusätzlichen Dioden und keinen Eingangs-/Ausgangsschutz, wie beispielsweise Schalter, benötigt. Obwohl die Verwendung der Dioden und des Empfängerausgangsschutzes Vorteile gegenüber Apodisierungssteuerungsverfahren nach dem Stand der Technik bietet, bedeutet sie zusätzliche Teile und Steuerungskomplexität.Another embodiment of a system according to the invention for Apodisierungssteuerung has a simpler structure than that in 1 shown embodiment, since it requires no additional diodes and no input / output protection, such as switches. Although the use of the diodes and receiver output protection offers advantages over prior art apodization control methods, it means additional parts and control complexity.

Nun Bezug nehmend auf 2 sieht diese Ausführungsform keine individuelle Apodisierung für jedes Patch 20 vor, sondern die unabhängige Apodisierung mehre rer diskreter Gruppen oder Cluster 38A, 38B von Patches 20 (von denen in 2 nur zwei dargestellt sind). Bei dieser Ausführungsform sind die Patches 20 in mehrere Cluster 38A, 38B gruppiert, wobei mindestens ein und möglicherweise alle Cluster 38A, 38B mehrere Patches 20 haben. Jedes Cluster 38A, 38B hat eine Versorgungsspannung 40A, 40B, die es ermöglicht, dass die Sendespannung der Patches 20 in diesem Cluster 38A von der Sendespannung der Patches 20 in den anderen Cluster 38B unabhängig ist. Der Übersichtlichkeit halber ist in 2 nur ein Mikrostrahlformerkanal 22 in jedem Patch 20 dargestellt, wobei es sich jedoch versteht, dass jedes Patch 20 mehrere Mikrostrahlformerkanäle 22 umfasst (wie beispielsweise in 1 dargestellt).Now referring to 2 This embodiment does not see individual apodization for each patch 20 but the independent apodization of several discrete groups or clusters 38A . 38B of patches 20 (of which in 2 only two are shown). In this embodiment, the patches are 20 into several clusters 38A . 38B grouped, with at least one and possibly all clusters 38A . 38B several patches 20 to have. Every cluster 38A . 38B has a supply voltage 40A . 40B that allows the transmission voltage of the patches 20 in this cluster 38A from the transmission voltage of the patches 20 in the other clusters 38B is independent. For the sake of clarity, is in 2 just a microbeamformer channel 22 in every patch 20 however, it should be understood that each patch 20 several microbeamformer channels 22 includes (such as in 1 shown).

Ein Koaxialkabel 42 verbindet jede Versorgungsspannung 40A, 40B mit einem Knoten 44 des entsprechenden Clusters 38A, 38B, das mit den Mikrostrahlformersendern 24 jedes Patchs 20 in diesem Cluster fest verdrahtet ist. Anstelle eines Koaxialkabels 42 können auch andere Kabel oder elektrische Verbindungskomponenten verwendet werden.A coaxial cable 42 connects every supply voltage 40A . 40B with a knot 44 of the corresponding cluster 38A . 38B Using the microbeam shaper transmitters 24 every patch 20 hardwired in this cluster. Instead of a coaxial cable 42 Other cables or electrical connection components may also be used.

Diese Ausführungsform wirkt sich auf die IC-Architektur des Mikrostrahlformers dahingehend aus, dass sie dafür vorgesehen sein muss, mehrere separate Energieversorgungen für die Chips bereitzustellen (jedoch nur eine pro Patch), und dass die separaten Energieversorgungen auf eine derartige Weise angeordnet sein müssen, dass eine brauchbare Apodisierung gewährleistet ist. 3 beispielsweise veranschaulicht eine mögliche Anordnung für die Zuordnung von Patches 20 zu Cluster 38, wobei 16 Chips zur Bildung integrierter Schaltungen 46, 48 verwendet werden (die Doppellinien stellen die Grenzen zwischen den 16 integrierten Schaltungen dar). Die 128 Patches 20 sind in acht Cluster 38 (nach Nummern) gruppiert. Die vier ICs 46 in den beiden mittleren Reihen verwenden alle acht Energieversorgungen, während die übrigen ICs 48 weniger verwenden. Falls die Versorgungsspannung für jedes Patch 20 als ein Input-Pin/-Pad verfügbar ist, können die ICs 46, 48 jedoch identisch sein, in welchem Fall die Zuordnung der Versorgungsspannung zu jedem Patch 20 auf der Ebene der Verbindung zwischen den ICs 46, 48 und der Verdrahtung stattfinden kann, wo Anpassungen einfacher sind. Somit sind bei dieser Ausführungsform eine Anzahl fest zugeordneter Energieversorgungen fest mit den Cluster 38 verdrahtet, von denen jedes mindestens einen und vorzugsweise mehrere Patches 20 umfasst.This embodiment affects the IC architecture of the micro-beamformer in that it must be designed to provide multiple separate power supplies to the chips (but only one per patch), and that the separate power supplies must be arranged in such a way that a useful apodization is ensured. 3 For example, one possible arrangement illustrates how to map patches 20 to cluster 38 , wherein 16 chips are used to form integrated circuits 46 . 48 (the double lines represent the boundaries between the 16 integrated circuits). The 128 patches 20 are in eight clusters 38 grouped by numbers. The four ICs 46 in the two middle rows use all eight power supplies, while the remaining ICs 48 use less. If the supply voltage for each patch 20 When an input pin / pad is available, the ICs can 46 . 48 however, be identical in which case the allocation of the supply voltage to each patch 20 at the level of connection between the ICs 46 . 48 and the wiring can take place where adjustments are easier. Thus, in this embodiment, a number of dedicated power supplies are fixed to the clusters 38 each of which has at least one and preferably several patches 20 includes.

Die im Mainframe vorgesehenen Versorgungsspannungen 40A, 40B können jede bekannte Ausführung haben, um den Mikrostrahlformersender 24 regelbare Energie zuzuführen.The supply voltages provided in the mainframe 40A . 40B may have any known design to the microbeamformer transmitter 24 to supply controllable energy.

Eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems zur Apodisierungssteuerung hat eine kleine Anzahl von Hochspannungsschienen (z. B. zwei), die jedem Mikrostrahlformersender bereitgestellt wird. Wenn der Sender den zugehörigen Wandler ansteuert, kann er angewiesen werden, zwischen diesen Versorgungen zu wählen. Wie in 4A gezeigt sind zwei Hochspannungsschienen (HV) 88, 90 mit einem einzelnen PMOS-Pull-up-Bauelement oder einem Transistor 92A verbunden. Die HV-Schiene 88 (als HV1 bezeichnet) hat eine höhere Spannung als die HV-Schiene 90 (als HV2 bezeichnet). Zwischen die HV-Schiene 88 und das Pull-up-Bauelement 92A ist ein Hochspannungsschalter 94 geschaltet, während zwischen die HV-Schiene 90 und das Pull-up-Bauelement 92A eine Diode 96 geschaltet ist. Das Pull-up-Bauelement 92A ist an einem Knoten 98 mit dem Wandler 26 verbunden. Ein Pull-up-Bauelement oder ein Transistor 92B ist mit dem Knoten 98 verbunden, um den Wandler 26 zu entladen.Another embodiment of an apodization control system according to the invention has a small number of high voltage rails (e.g., two) provided to each microbeamformer transmitter. When the transmitter drives the associated transducer, it can be instructed to choose between these supplies. As in 4A shown are two high voltage rails (HV) 88 . 90 with a single PMOS pull-up device or transistor 92A connected. The HV rail 88 (referred to as HV1) has a higher voltage than the HV rail 90 (referred to as HV2). Between the HV rail 88 and the pull-up device 92A is a high voltage switch 94 switched while between the HV rail 90 and the pull-up device 92A a diode 96 is switched. The pull-up device 92A is at a node 98 with the converter 26 connected. A pull-up device or a transistor 92B is with the node 98 ver tied to the converter 26 to unload.

Indem man HV2 auf eine Spannung unter HV1 einstellt, kann jede der beiden Spannungsversorgungen ausgewählt werden, indem pro Element (oder pro Patch) der Einzelschalters 94 aktiviert wird, um unipolare Impulse mit Amplituden zu erzeugen, die von der jeweils gewählten Spannungsversorgung festgelegt werden. Bei einer möglichen, funktionsfähigen Ausführungsform haben Wandler 26 nahe der Peripherie der Sendeapertur die niedrigere HV2-Versorgung gewählt. Die Diode 96 könnte auch ein Schalter wie der Schalter 94 sein, würde jedoch zusätzliche Schaltkreise erfordern, um die Vorrichtung einzuschalten. Mehr als zwei HV-Versorgungen können unterstützt werden, indem parallel zum Schalter 94 zusätzliche Schalter und zugehörige Versorgungen eingebunden werden.By setting HV2 to a voltage below HV1, each of the two power supplies can be selected by switching the per-element (or per patch) switch 94 is activated to produce unipolar pulses with amplitudes determined by the selected power supply. In one possible, functional embodiment, converters have 26 the lower HV2 supply is selected near the periphery of the transmit aperture. The diode 96 could also be a switch like the switch 94 however, would require additional circuitry to turn on the device. More than two HV supplies can be supported by running parallel to the switch 94 additional switches and associated supplies are involved.

Anstatt zwei HV-Schienen mit einem einzelnen Pull-up-Bauelement zu verbinden, eine über einen Schalter und die andere über eine Diode, wie in 4A gezeigt, kann man für jede HV-Schiene 88, 90 ein separates Pull-up-Bauelement 92A verwenden, wie in 4B gezeigt. Die Pull-up-Bauelemente 92A fungieren bei dieser Ausführungsform als Schalter, so dass keine separaten Schalter (Element 94 in 4A) erforderlich sind.Instead of connecting two HV rails to a single pull-up device, one via a switch and the other via a diode, as in 4A shown, one can for each HV rail 88 . 90 a separate pull-up device 92A use as in 4B shown. The pull-up components 92A act as a switch in this embodiment, so that no separate switch (element 94 in 4A ) required are.

Das Verfahren, mehrere Spannungsquellen bereitzustellen und mit Hilfe eines Pull-up-Bauelements zwischen den Spannungsquellen umzuschalten, wie in 4A dargelegt, ist in allen Fällen anwendbar, in denen die Mikrostrahlformersender 24 mit Spannung versorgt werden. Somit kann dieses Verfahren bei den Stromversorgungs-Clusterverfahren verwendet werden, die oben unter Bezugnahme auf 13 angesprochen wurden. Beispielsweise können zwei oder mehr HV-Schienenversorgungen für jedes Patch vorgesehen sein, damit sich die Spannung für dieses Patch zwischen den HV-Versorgungen umschalten lässt. Auf diese Weise kann pro Patch jede der Versorgungsspannungen für eine bestimmte Sendeapertur werden. Zusätzlich können die mehreren HV-Schienenversorgungen jedem Mikrostrahlformersender 24 innerhalb eines einzelnen Patchs 20 bereitgestellt werden, so dass man Wandler 26 für Wandler 26 jede der Versorgungsspannungen für eine bestimmte Sendeapertur verwenden kann.The method of providing multiple voltage sources and switching between the voltage sources using a pull-up device, as in 4A is applicable in all cases where the Mikrostrahlformersender 24 be supplied with voltage. Thus, this method can be used in the power supply clustering methods described above with reference to FIG 1 - 3 were addressed. For example, two or more HV rail supplies may be provided for each patch to allow the voltage for that patch to switch between the HV supplies. In this way, per patch, each of the supply voltages for a particular transmit aperture can be. In addition, the multiple HV rail supplies can be sent to each microbeamformer transmitter 24 within a single patch 20 be provided so that you can converters 26 for transducers 26 each of the supply voltages for a particular transmit aperture can use.

Bei einigen Ausführungsformen der Erfindung ist es möglich, zusätzlich oder anstelle des Vorsehens einer Regelung der Spannung zu den Mikrostrahlformersendern 24, um die Ansteuerungssignale zu den Wandlern 26 zu regeln, den von den Mikrostrahlformersendern 24 bereitgestellten Ansteuerungsstrom zu regeln. Bei herkömmlichen Mikrostrahlformern wird nur die von den Mikrostrahlformersendern 24 bereitgestellte Spannung geregelt. Durch Verwendung eines Ansteuerungsstrom-Modells wird jedoch die Empfindlichkeit der Wandler 26 für den Strom ausgenutzt. Das heißt, anstatt die Wandler 26 allein mit Spannungsanregung (mit unbegrenztem Strom) anzusteuern, werden die Wandler 26 in dem Maße mit einem Strom angesteuert, dass die beteiligten Spannungen von den Wandlern 26 toleriert werden können. Auf diese Weise können sehr kleine Ansteuerungsschaltungen geschaffen und in eine integrierte Schaltung nahe den Wandlern 26 integriert werden. Bei derartigen hochintegrierten Mikrostrahlformern ist keine umfangreiche Verdrahtung zwischen den Ansteuerungsschaltungen und den zu ladenden und zu entladenden Wandlern 26 erforderlich, was den Wirkungsgrad der erfindungsgemäßem Mikrostrahlformer weiter verbessert.In some embodiments of the invention, it is possible, in addition to or instead of providing control of the voltage to the microbeamformer transmitters 24 to the drive signals to the converters 26 that of microbeam shaper transmitters 24 to regulate provided drive current. In conventional microbeamformers, only those of the microbeamformer transmitters are used 24 provided voltage regulated. However, by using a drive current model, the sensitivity of the transducers becomes 26 exploited for the electricity. That is, rather than the transducers 26 Driving with voltage excitation alone (with unlimited current) will cause the transducers 26 driven to the extent with a current that the voltages involved by the converters 26 can be tolerated. In this way, very small drive circuits can be created and into an integrated circuit near the transducers 26 to get integrated. In such highly integrated micro-beamformers, there is no extensive wiring between the drive circuits and the converters to be charged and discharged 26 required, which further improves the efficiency of the inventive micro-beam former.

In der Erfindung verwendete Ansteuerungsstrom-Schaltungen umfassen im Allgemeinen schaltbare Stromquellen und -senken, die eine Veränderung des zu den Wandlern 26 gelieferten Stroms ermöglichen. Da der Eingangs- und Ausgangstrom der Wandler 26 ungefähr der akustischen Geschwindigkeit entspricht, können durch Verändern des Ansteuerungsstroms verschiedene akustische Signale synthetisiert werden.Drive current circuits used in the invention generally include switchable current sources and sinks, which are a variation of that with the converters 26 allow supplied electricity. Since the input and output current of the converter 26 is approximately equal to the acoustic velocity, various acoustic signals can be synthesized by varying the driving current.

Eine erste Ausführungsform eines stromgesteuerten Ultraschall-Mikrostrahlformersenders 24 ist in 5 dargestellt und umfasst eine Digital/Analog-Umsetzerzelle 50 mit mehreren schaltbaren Stromquellen, die jeweils ein Pull-up-Bauelement 52 enthalten, welches mit einem Ende mit der Eingangsspannung verbunden ist und dessen anderes Ende mit einem entsprechenden Schalter 54 verbunden ist. Die Schalter 54 sind über einen Ausgangsknoten 56 mit dem Wandler 26 verbunden. Der Wandler 26 ist in hohem Maße kapazitiv und wird daher durch einen Kondensator 58 dargestellt. Die Schalter 54 werden auf binäre Weise gesteuert, um bis zu acht verschiedene Stromausgänge bereitzustellen, so dass acht verschiedene Ströme am Ausgangsknoten 56 bereitgestellt werden, wenn die Stromausgaben die Pull-up-Bauelemente 52 passieren.A first embodiment of a current-controlled ultrasound microbeamformer transmitter 24 is in 5 and comprises a digital / analog converter cell 50 with multiple switchable power sources, each a pull-up device 52 included, which is connected at one end to the input voltage and the other end with a corresponding switch 54 connected is. The switches 54 are over an output node 56 with the converter 26 connected. The converter 26 is highly capacitive and is therefore due to a capacitor 58 shown. The switches 54 are controlled in a binary fashion to provide up to eight different current outputs, allowing for eight different currents at the output node 56 be provided when the power outputs the pull-up devices 52 happen.

Angesichts der Kapazität des Wandlers 26 wachst die über die Last entstandene Spannung weiter an, wenn eines der Pull-up-Bauelemente 52 aktiviert ist. Um den Kondensator 58 zu entladen, sind mehrere schaltbare Stromsenken vorgesehen, wobei jede Stromsenke ein Pull-down-Bauelement 60 und einen entsprechenden Schalter 62 umfasst. Die Stromsenken werden gesteuert, um bis zu acht verschiedene Entladeströme bereitzustellen. Um einen optimalen Wirkungsgrad zu erzielen, sollten die Pull-up-Bauelemente 52 und Pull-down-Bauelemente 60 nicht gleichzeitig aktiviert sein dürfen. Die Spannung am Ausgangsknoten 56 ist eine Funktion der kumulativen Ladungsübertragung auf die und von der Platte des Kondensators 58 und damit eine Funktion der Ströme 52 und 60 sowie der Dauer, für die diese Bauelemente aktiviert sind, um den Knoten 56 anzusteuern.Given the capacity of the converter 26 The voltage generated across the load continues to grow when one of the pull-up devices 52 is activated. To the capacitor 58 To discharge, a plurality of switchable current sinks are provided, each current sink is a pull-down device 60 and a corresponding switch 62 includes. The current sinks are controlled to provide up to eight different discharge currents. To achieve optimum efficiency, the pull-up components should 52 and pull-down components 60 not be activated at the same time. The voltage at the output node 56 is a function of the cumulative charge transfer to and from the plate of the capacitor 58 and thus a radio tion of the currents 52 and 60 and the duration for which these components are activated to the node 56 head for.

Die Pull-up-Bauelemente 52 und Pull-down-Bauelemente 60 können Hochspannungs-MOSFET-Bauelemente sein, die in Sättigung betrieben werden. Der Strom durch einen „eingeschalteten" MOSFET ist proportional zu seiner Breite. Um die Umsetzerzelle 50 zu implementieren, sind somit drei Hochspannungs-PMOSFET-Pull-up-Bauelemente 52 erforderlich, vorzugsweise mit unterschiedlichen Breiten, wie beispielsweise den Breiten 1x, 2x und 4x, sowie drei NMOSFET-Pull-down-Bauelemente 60 mit entsprechenden Breiten (1x, 2x und 4x). Alternativ können mehrere Pull-up- oder Pulldown-Bauelemente parallel mit gemeinsamen Gate-Anschlüssen verwendet werden, um diese verschiedenen Ansteuerungsströme bereitzustellen. Die Weise, wie die Gate-Elektroden der MOSFET-Bauelemente 52, 60 gesteuert werden, und die Weise, wie ähnliche Pull-up- oder Pull-down-Ströme erlangt werden, wäre für einen Fachkundigen leicht erfassbar. Für einen Fachkundigen wäre es ebenfalls offenkundig, dass die Serienschalter 54, 62 eliminiert werden könnten, wenn die Gate-Elektroden der Stromquellen/-senken-MOSFET-Bauelemente 52, 60 selbst angesteuert werden würden, um den Stromfluss zum/vom Knoten 56 zu deaktivieren. In der Umsetzerzelle 50 könnten auch andere dem Fachkundigen bekannte Pull-up- und Pull-down-Bauelemente (z. B. bipolare Transistoren) verwendet werden.The pull-up components 52 and pull-down components 60 may be high voltage MOSFET devices operating in saturation. The current through an "on" MOSFET is proportional to its width 50 Thus, three high-voltage PMOSFET pull-up devices are implemented 52 required, preferably with different widths, such as the widths 1x, 2x and 4x, as well as three NMOSFET pull-down devices 60 with corresponding widths (1x, 2x and 4x). Alternatively, multiple pull-up or pull-down devices may be used in parallel with common gate terminals to provide these different drive currents. The way how the gate electrodes of the MOSFET devices 52 . 60 The manner in which similar pull-up or pull-down currents are obtained would be readily apparent to one skilled in the art. It would also be apparent to one skilled in the art that the series switches 54 . 62 could be eliminated when the gate electrodes of the current source / sink MOSFET devices 52 . 60 itself would be controlled to the flow of current to / from the node 56 to disable. In the converter cell 50 For example, other pull-up and pull-down devices known to those skilled in the art (eg, bipolar transistors) could also be used.

Die vorhergehende Konstruktion der Umsetzerzelle 50, die Ansteuerungsstrom-Steuerschaltungen verwendet, ist speziell zur Steuerung von Ultraschallwandlern und insbesondere von Mikrostrahlformerwandlern vorteilhaft, weil die Umsetzerzellen 50 weniger Platz einnehmen als vergleichbare Schaltungen zur Spannungssteuerung (die große Quellen-/Senkströme erfordern) und besser geeignete Leistungsbeschränkungen haben. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das akustische Reaktionsverhalten wesentlich besser vorhersagbar ist, weil es zwischen der Ansteuerungseinheit und den Mikrostrahlformerwandlern kein Abstimmungsnetzwerk und keine Kabelkapazität (wie in normal verdrahteten Wandlern) gibt.The previous construction of the converter cell 50 , which uses drive current control circuits, is particularly advantageous for controlling ultrasonic transducers, and in particular micro-beamformer transducers, because the repeater cells 50 take up less space than comparable voltage control circuits (which require large source / sink currents) and have better performance constraints. Another advantage is that the acoustic response is much more predictable because there is no tuning network and cable capacity (as in normal wired converters) between the driver and microbeamformer transducers.

Eine weitere Modifikation von Ansteuerungsstrom-Steuerschaltungen beruht auf der Erkenntnis, dass die gesamte den Wandlern 26 bereitgestellte und damit in den Körper übertragene Energie nicht nur eine Funktion des Ansteuerungsstroms sondern auch der Zeit ist. Folglich ist es möglich, eine Hochspannungs-Umsetzerzelle, wie die oben unter Bezugnahme auf 5 beschriebene Umsetzerzelle 50, mit Impulsbreitenmodulationssteuerungen zu verwenden, um unterschiedliche Sendewellenformen zu erzeugen. Das Konzept der Impulsbreitenmodulation kann auch bei einem einzelnen Stromquelle/Stromsenke-Paar verwendet werden, wo die Zeiten, zu denen diese Ströme aktiviert werden, die ausgegebene akustische Amplitude steuern können.Another modification of drive current control circuits is based on the recognition that all of the converters 26 provided and thus transmitted to the body energy is not only a function of the driving current but also the time. Consequently, it is possible to use a high-voltage converter cell as described above with reference to FIG 5 described converter cell 50 to use pulse width modulation controls to generate different transmission waveforms. The concept of pulse width modulation can also be used with a single current source / current sink pair where the times at which these currents are activated can control the output acoustic amplitude.

In 6 ist eine die Impulsbreitenmodulation anwendende Umsetzerzelle 70 dargestellt. Die Umsetzerzelle 70 umfasst ein einzelnes Pull-up-Bauelement 72 und ein einzelnes Pull-down-Bauelement 74, die jeweils mit einem konstanten Strom versorgt werden und für eine unterschiedliche Dauer aktiviert werden. Dadurch wird der mit dem Ausgangsknoten 76 verbundene Wandler mit unterschiedlichen Stromimpulsen versorgt, die unterschiedliche Wellenformamplituden oder -formen synthetisieren können.In 6 is a converter cell employing pulse width modulation 70 shown. The converter cell 70 includes a single pull-up device 72 and a single pull-down device 74 , which are each supplied with a constant current and activated for a different duration. This will be the one with the parent node 76 supplied transducers with different current pulses that can synthesize different waveform amplitudes or shapes.

Ein Steuercomputer oder -prozessor 78 ist vorgesehen, um Ereignisse für die Steuerungsänderungen und die Ereignisse für jede Linie und jedes Einzelbild des Bildgebungsvorgangs zu spezifizieren, und der optional auch derartige Ereignisse erzeugen kann. Der Steuercomputer 78 leitet die erforderlichen Ereignisbefehle an einen Zeitsteuerungsgenerator 80 und optional an die Mainframe-Sender weiter. Über die Energieversorgungsschienen können die Mainframe-Sender der Umsetzerzelle 70 eine vollständige Wellenform bereitstellen, ebenso wie in jeder der oben beschriebenen Ausführungen. Wie dem Fachkundigen bekannt ist, kann das Ultraschallbildgebungssystem auch andere Komponenten zum Erzeugen von Ereignisbefehlen umfassen, um eine gewünschte Sendewellenform zu liefern.A control computer or processor 78 is provided to specify events for the control changes and events for each line and frame of the imaging operation, and which may optionally also generate such events. The control computer 78 directs the required event commands to a timing generator 80 and optionally to the mainframe stations. About the power supply rails, the mainframe transmitter of the converter cell 70 provide a complete waveform, as in any of the embodiments described above. As known to those skilled in the art, the ultrasound imaging system may also include other components for generating event commands to provide a desired transmit waveform.

Der Zeitsteuerungsgenerator 80 legt die Anzahl der Impulse in jedem Burst, die Impulsfolgefrequenz, die Impulsbreite und die (zum Fokussieren verwendete) Verzögerung fest und erzeugt ein geeignetes Zeitsteuerungssignal, das die Umsetzerzelle 70 dazu veranlasst, nach dem Empfangen des Zeitsteuerungssignals die gewünschte Wellenform anhand der Energieversorgung zu erzeugen.The timing generator 80 sets the number of pulses in each burst, the pulse repetition frequency, the pulse width, and the delay (used for focusing) and generates an appropriate timing signal representative of the converter cell 70 caused to generate the desired waveform from the power supply upon receipt of the timing signal.

Genauer gesagt erzeugt der Zeitsteuerungsgenerator 80 ein Zeitsteuerungssignal oder Impulsbreitenmodulationssignal für die Schalter 82, 84. Der Umfang, in dem der Schalter 82 ein- oder ausgeschaltet ist, d. h. die Dauer, für die der Schalter 82 eingeschaltet ist, bestimmt die Breite des Stromimpulses von dem Pull-up-Bauelement 72. Der Umfang, in dem der Schalter 84 ein- oder ausgeschaltet ist, d. h. die Dauer, für die der Schalter 84 eingeschaltet ist, bestimmt die Breite des Stromimpulses durch das Pull-down-Bauelement 72 zu Masse.More specifically, the timing generator generates 80 a timing signal or pulse width modulation signal for the switches 82 . 84 , The extent to which the switch 82 is on or off, ie the duration for which the switch 82 is turned on, determines the width of the current pulse from the pull-up device 72 , The extent to which the switch 84 is on or off, ie the duration for which the switch 84 is turned on, determines the width of the current pulse through the pull-down device 72 to earth.

Die Umsetzerzelle 70 wird mit einem einzelnen Pull-up-Bauelement 72 und einem einzelnen Pull-down-Bauelement 74 dargestellt. Wie in 7 gezeigt ist es auch möglich, eine Umsetzerzelle 86 mit mehreren Pull-up- und Pull-down-Bauelementen zu konstruieren, die mehrere verschiedene Ströme liefern. Wenn also MOSFET-Bauelemente als die Pull-up-Bauelemente 72 und die Pull-down-Bauelemente 74 verwendet werden, sind die Breiten der MOSFET-Bauelemente unterschiedlich, beispielsweise x, 2x wie dargestellt. Auf diese Weise liefern die verschiedenen Kombinationen von Öffnen und Schließen der Schalter 82, 84 unterschiedliche Ströme.The converter cell 70 comes with a single pull-up device 72 and a single pull-down device 74 shown. As in 7 it is also possible to show a converter cell 86 with multiple pull-up and pull-down components that construct multiple different currents deliver. So if MOSFET devices than the pull-up devices 72 and the pull-down components 74 are used, the widths of the MOSFET devices are different, for example, x, 2x as shown. In this way, the various combinations of opening and closing provide the switch 82 . 84 different currents.

Das Steuern der Zeitsteuerung der Pull-up- und Pull-down-Bauelemente 72, 74, wenn diese Bauelemente 72, 74 den Wandler ansteuern, ist zwar kompliziert, kann von einem Fachkundigen aber ermittelt werden. Die kapazitive Last sollte von einem Kanal zum nächsten entsprechend gesteuert werden, so dass einheitliche akustische Ausgaben erlangt werden.Controlling the timing of the pull-up and pull-down devices 72 . 74 if these components 72 . 74 To drive the converter is complicated, but can be determined by a specialist. The capacitive load should be appropriately controlled from one channel to the next so that uniform acoustic outputs are achieved.

Die oben unter Bezugnahme auf die 46 angesprochenen Current-Mode-Skalierungs-/Apodisierungsverfahren sind geeignet, wenn die am Ausgang des Mikrostrahlformersenders 24 erzeugte Spannung nicht die Hochspannungsversorgungsschiene (die HV-Schiene) erreicht. Wenn sich die Ausgangsspannung derjenigen der HV-Schiene annähert, geraten die PMOSFET-Pull-up-Bauelemente 72 aus der Sättigung und hören schließlich auf Strom zu leiten, wenn die HV-Schiene die Spannung am Wandler 26 er reicht. Somit ist es ein Nachteil, dass die Verfahren zur Strommodulation und Stromimpulsbreitenmodulation ineffizient sind, wenn die Wandlerspannung die gesamte Strecke zur HV-Schiene auflädt. Um die Ausgabe akustischer Energie zu maximieren, ist eine Ladung wünschenswert, die der der HV-Schiene so nahe wie möglich kommt. Da es naturgemäß eine gewisse Unsicherheit sowohl hinsichtlich des Ansteuerungsstroms als auch hinsichtlich der tatsächlichen Elementlast gibt, ist es sehr schwierig, eine maximale akustische Ausgangsleistung zu erhalten und weiterhin gute Kontrolle über die Sendewellenformen zu haben.The above with reference to the 4 - 6 addressed current-mode scaling / Apodisierungsverfahren are suitable when the output of the Mikrostrahlformersenders 24 voltage generated does not reach the high voltage supply rail (the HV rail). As the output voltage approaches that of the HV rail, the PMOSFET pull-up devices get stuck 72 out of saturation and finally listen to conduct electricity when the HV rail is the voltage at the converter 26 reached. Thus, it is a disadvantage that the methods of current modulation and current pulse width modulation are inefficient when the converter voltage charges the entire distance to the HV rail. To maximize the output of acoustic energy, a charge that is as close as possible to that of the HV rail is desirable. Since there is inherently some uncertainty in both the drive current and the actual element load, it is very difficult to obtain maximum acoustic output power and still have good control over the transmit waveforms.

Die oben unter Bezugnahme auf 57 erörterten Current-Mode-Verfahren reagieren empfindlich auf Elementlast und Ansteuerungsschwankungen, was zu Funktionsnachteilen führt, und sind daher nicht für alle Anwendungen geeignet. Um diese Nachteile zu überwinden, können die zuvor in den 14 vorgestellten Verfahren zur Strom(Spannungs)versorgungssteuerung auch in Verbindung mit den oben angesprochenen Current-Mode-Verfahren benutzt werden. Beispielsweise könnten das Pull-up-Bauelement 92A und das Pull-down-Bauelement 92B in der doppelten HV-Schienenschaltung aus 4A die Stromquellen 72 und 74 aus 7 implementieren. Die Gate-Elektroden des Pull-up-Bauelements 92A und des Pull-down-Bauelements 92B, in 4 mit UP und DOWN bezeichnet, könnten mit geeigneten impulsbreitenmodulierten Signalen angesteuert werden, um den Wandler 26 für eine bestimmte Zeitdauer mit festen Quell- und Senkströmen zu versorgen. Wenn die Impulsdauer nicht lang genug ist, um den Ausgangsknoten 98 auf die gewählte HV-Schiene (entweder 88 oder 90) zu bringen, können die Impulsbreitenmodulationsverfahren verwendet werden. Wenn auf der anderen Seite die Impulsdauer lang genug ist, um den Ausgangsknoten 98 vollständig bis auf die gewählte HV-Schiene aufzuladen, können Spannungsversorgungsverfahren (Clustering usw.) verwendet werden.The above with reference to 5 - 7 Current mode methods discussed above are sensitive to element load and drive variations, resulting in operational disadvantages, and are therefore not suitable for all applications. To overcome these disadvantages, the previously in the 1 - 4 presented methods for current (voltage) supply control can also be used in conjunction with the above-mentioned current mode method. For example, the pull-up device could 92A and the pull-down device 92B in the double HV rail circuit 4A the power sources 72 and 74 out 7 to implement. The gate electrodes of the pull-up device 92A and the pull-down device 92B , in 4 labeled UP and DOWN could be driven with appropriate pulse width modulated signals to the converter 26 supply with fixed source and sink currents for a certain period of time. If the pulse duration is not long enough to reach the output node 98 on the selected HV rail (either 88 or 90 ), the pulse width modulation methods can be used. On the other hand, if the pulse duration is long enough to reach the output node 98 Fully charge up to the selected HV rail, power supply methods (clustering, etc.) can be used.

Claims (24)

System zur Apodisierungssteuerung eines Mikrostrahlformers, das Folgendes umfasst: einen Mainframe-Strahlformer (10) mit mehreren Mainframe-Kanälen (12), wobei jeder der genannten Mainframe-Kanäle einen Mainframe-Empfänger (16) und einen Mainframe-Sender (14) hat, um eine gepulste Energieversorgungsspannung zu übertragen; mehrere Mikrostrahlformer-Patches (20), wobei jedes der genannten Mikrostrahlformer-Patches mehrere Mikrostrahlformerkanäle (22) umfasst, jeder der genannten Mikrostrahlformerkanäle einen Wandler (26), einen Mikrostrahlformersender (24) und eine Steuerschaltung zum Ansteuern des genannten Wandlers, einen Mikrostrahlformerempfänger (28) zum Empfangen von Signalen vom genannten Wandler (26) und ein Verzögerungselement (30A) zum Verzögern der empfangenen Wandlersignale umfasst, und wobei die genannten Mikrostrahlformersender (24) in jedem der genannten Mikrostrahlformer-Patches (20) mit einem gemeinsamen Knoten (32) verbunden sind; mehrere separate elektrische Anschlüsse (18), wobei jeder der genannten Anschlüsse den genannten gemeinsamen Knoten in jedem der genannten Mikrostrahlformer-Patches mit einem entsprechenden der genannten Mainframe-Kanäle (12) verbindet, so dass der genannte Mainframe-Sender (14) in dem genannten Mainframe-Kanal (12) die gepulste Energieversorgungsspannung über den genannten Anschluss allen der genannten Mikrostrahlformersender (24) in dem genannten Mikrostrahlformer-Patch (20) zuführt; Isolationsmittel (34), um die genannten Mikrostrahlformersender (24) und die genannten Mainframe-Sender (14) zu isolieren, wenn die genannten Mikrostrahlformerempfänger (28) und die genannten Mainframe-Empfänger (16) in Betrieb sind; und Schutzmittel (36), um die genannten Mikrostrahlformerempfänger (28) und die genannten Mainframe-Empfänger (16) zu schützen, wenn die genannten Mikrostrahlformersender (24) und die genannten Mainframe-Sender (14) in Betrieb sind.A system for apodization control of a microbeamformer, comprising: a mainframe beamformer ( 10 ) with several mainframe channels ( 12 ), each of the mainframe channels mentioned being a mainframe receiver ( 16 ) and a mainframe transmitter ( 14 ) to transmit a pulsed power supply voltage; several microbeamformer patches ( 20 ), wherein each of said microbeamformer patches comprises a plurality of microbeamformer channels ( 22 ), each of said microbeamformer channels comprises a transducer ( 26 ), a microbeamformer transmitter ( 24 ) and a control circuit for driving said converter, a microbeamformer receiver ( 28 ) for receiving signals from said converter ( 26 ) and a delay element ( 30A ) for delaying the received transducer signals, and wherein said microbeamformer transmitters ( 24 ) in each of said microbeamformer patches ( 20 ) with a common node ( 32 ) are connected; several separate electrical connections ( 18 each of said ports communicating with said common node in each of said microbeamformer patches with a corresponding one of said mainframe channels ( 12 ), so that said mainframe transmitter ( 14 ) in said mainframe channel ( 12 ) the pulsed power supply voltage across said terminal all of said micro beamformer transmitters ( 24 ) in said microbeamformer patch ( 20 ); Isolation agent ( 34 ) to the said microbeamformer transmitter ( 24 ) and the mentioned mainframe transmitters ( 14 ) when said microbeamformer receivers ( 28 ) and the mentioned mainframe receivers ( 16 ) are in operation; and protective agents ( 36 ) to the said microbeamformer receivers ( 28 ) and the mentioned mainframe receivers ( 16 ), when said microbeamformer transmitters ( 24 ) and the mentioned mainframe transmitters ( 14 ) are in operation. System nach Anspruch 1, wobei die genannten Isolationsmittel (34) zwischen jedem der genannten Anschlüsse und dem genannten Mainframe-Sender (14) in dem entsprechenden einen der genannten Mainframe-Kanäle (12) und zwischen jedem der genannten Anschlüsse und dem genannten gemeinsamen Knoten (32) des entsprechenden einen der genannten Mikrostrahlformer-Patches (20) angeordnet sind.A system according to claim 1, wherein said isolation means ( 34 ) between each of said ports and said mainframe sen of the ( 14 ) in the corresponding one of the mainframe channels ( 12 ) and between each of said ports and said common node ( 32 ) of the corresponding one of said microbeamformer patches ( 20 ) are arranged. System nach Anspruch 1, wobei die genannten Isolationsmittel (34) Dioden umfassen.A system according to claim 1, wherein said isolation means ( 34 ) Comprise diodes. System nach Anspruch 1, wobei die genannten Schutzmittel (36) zwischen jedem der genannten Anschlüsse und dem genannten Mainframe-Empfänger (16) in dem entsprechenden einen der genannten Mainframe-Kanäle (12) und zwischen jedem der genannten Anschlüsse und den genannten Mikrostrahlformerempfängern (28) in jedem der genannten Mikrostrahlformerkanäle (22) angeordnet sind.A system according to claim 1, wherein said protection means ( 36 ) between each of said ports and said mainframe receiver ( 16 ) in the corresponding one of the mainframe channels ( 12 ) and between each of said ports and said microbeamformer receivers ( 28 ) in each of said microbeamformer channels ( 22 ) are arranged. System nach Anspruch 1, wobei die genannten Schutzmittel (36) Schalter umfassen.A system according to claim 1, wherein said protection means ( 36 ) Comprise switches. System nach Anspruch 1, wobei die genannten Anschlüsse (18) Kabel umfassen.A system according to claim 1, wherein said ports ( 18 ) Cables. System nach Anspruch 1, wobei die genannten Mainframe-Sender (14) in jedem der genannten Mainframe-Kanäle (12) dafür eingerichtet sind, für die Dauer jedes Sendebursts einen unipolaren Impuls durch die genannten Mikrostrahlformersender (24) in dem entsprechenden einen der genannten Mikrostrahlformer-Patches 20 zu übertragen.The system of claim 1, wherein said mainframe transmitters ( 14 ) in each of the mainframe channels ( 12 ) are arranged to emit a unipolar impulse through said microbeamformer transmitters for the duration of each transmission burst ( 24 ) in the corresponding one of said microbeamformer patches 20 transferred to. System nach Anspruch 7, wobei die genannten Mainframe-Sender (14) die Energieversorgungsspannung für jeden der genannten Mikrostrahlformersender (24) in dem entsprechenden einen der genannten Mikrostrahlformer-Patches 20 bereitzustellen und dadurch die jedem der genannten Wandler (26) in dem entsprechenden einen der genannten Mikrostrahlformer-Patches (20) zugeführte Amplitude zu definieren.A system according to claim 7, wherein said mainframe transmitters ( 14 ) the power supply voltage for each of said microbeamformer transmitters ( 24 ) in the corresponding one of said microbeamformer patches 20 and thereby provide each of said transducers ( 26 ) in the corresponding one of said microbeamformer patches ( 20 ) to define supplied amplitude. System nach Anspruch 8, wobei die genannten Mainframe-Sender (14) dafür eingerichtet sind, die übertragene Spannung zu variieren.A system according to claim 8, wherein said mainframe transmitters ( 14 ) are adapted to vary the transmitted voltage. System nach Anspruch 1, wobei der genannte Mikrostrahlformersender (24) in mindestens einem der genannten Mikrostrahlformerkanäle (22) Folgendes umfasst: mehrere schaltbare Stromquellen, wobei jede der genannten Stromquellen ein Pull-up-Bauelement (52), das dafür eingerichtet ist, die gepulste Energieversorgungsspannung zu empfangen, und einen zwischen das genannte Pull-up-Bauelement (52) und den genannten Wandler (26) des genannten Mikrostrahlformerkanals (22) geschalteten Schalter 54 umfasst; und mehrere schaltbare Stromsenken, wobei jede der genannten Stromsenken ein Pull-down-Bauelement (60) und einen zwischen das genannte Pull-down-Bauelement (60) und Masse geschalteten Schalter (62) umfasst, und wobei die genannten Pull-down-Bauelemente (60) dafür eingerichtet sind, den genannten Wandler (26) über die genannten Schalter (62) zu entladen.A system according to claim 1, wherein said microbeamformer transmitter ( 24 ) in at least one of said microbeamformer channels ( 22 ) Comprising: a plurality of switchable power sources, each of said power sources comprising a pull-up device ( 52 ) adapted to receive the pulsed power supply voltage, and one between said pull-up device ( 52 ) and said converter ( 26 ) of said microbeamformer channel ( 22 ) switched switch 54 includes; and a plurality of switchable current sinks, wherein each of said current sinks is a pull-down device ( 60 ) and one between said pull-down device ( 60 ) and grounded switches ( 62 ) and wherein said pull-down devices ( 60 ) are adapted to the said converter ( 26 ) via the mentioned switches ( 62 ) to unload. System nach Anspruch 10, wobei die genannten Pull-up-Bauelemente (52) PMOSFET-Bauelemente sind, die in Sättigung betrieben werden, und wobei die genannten PMOSFET-Bauelemente unterschiedliche Breiten haben und einen Strom proportional zur Breite liefern.The system of claim 10, wherein said pull-up devices ( 52 ) Are PMOSFET devices that are operated in saturation, and wherein said PMOSFET devices have different widths and provide a current proportional to the width. System nach Anspruch 10, wobei die genannten Pull-down-Bauelemente (60) NMOSFET-Bauelemente sind, die unterschiedliche Breiten haben und einen Strom proportional zur Breite liefern.The system of claim 10, wherein said pull-down devices ( 60 ) NMOSFET devices are those that have different widths and deliver a current proportional to the width. System nach Anspruch 1, wobei der genannte Mikrostrahlformersender (24) in mindestens einem der genannten Mikrostrahlformerkanäle (22) Folgendes umfasst: mindestens eine schaltbare Stromquelle, wobei jede der genannten mindestens einen Stromquelle ein Pull-up-Bauelement 72, das dafür eingerichtet ist, die gepulste Energieversorgungsspannung zu empfangen, und einen zwischen das genannte Pull-up-Bauelement 72 und den genannten Wandler (26) des genannten Mikrostrahlformerkanals (22) geschalteten Schalter (82) umfasst; mindestens eine schaltbare Stromsenke, wobei jede der genannten mindestens einen Stromsenke ein Pull-down-Bauelement (74) und einen zwischen das genannte Pull-down-Bauelement (74) und Masse geschalteten Schalter (84) umfasst, und wobei das genannte Pull-down-Bauelement (74) dafür eingerichtet ist, den genannten Wandler über den genannten Schalter (84) zu entladen; und Steuermittel (78), um die genannten Schalter in jeder der genannten mindestens einen Stromquelle und der genannten mindestens einen Stromsenke zu steuern, um die vom genannten Mikrostrahlformersender erzeugte Sendewellenform einer Impulsbreitenmodulation zu unterziehen.A system according to claim 1, wherein said microbeamformer transmitter ( 24 ) in at least one of said microbeamformer channels ( 22 ) Comprising: at least one switchable power source, each of said at least one power source being a pull-up device 72 which is adapted to receive the pulsed power supply voltage, and one between said pull-up device 72 and said converter ( 26 ) of said microbeamformer channel ( 22 ) switch ( 82 ); at least one switchable current sink, each of said at least one current sink being a pull-down component ( 74 ) and one between said pull-down device ( 74 ) and grounded switches ( 84 ) and wherein said pull-down device ( 74 ) is adapted to the said converter via said switch ( 84 ) to unload; and control means ( 78 ) for controlling said switches in each of said at least one current source and said at least one current sink to pulse width modulate the transmit waveform generated by said microbeamformer transmitter. System nach Anspruch 13, wobei die genannten Steuermittel einen Zeitsteuerungsgenerator (80) zum Erzeugen von Signalen zur Steuerung des genannten Schalters in jeder der genannten mindestens einen Stromquelle und der genannten mindestens einen Stromsenke sowie einen Steuercomputer zur Steuerung des genannten Zeitsteuerungsgenerators umfassen.A system according to claim 13, wherein said control means comprises a timing generator (10). 80 ) for generating signals for controlling said switch in each of said at least one current source and said at least one current sink and a control computer for controlling said timing generator. System nach Anspruch 13, wobei die genannte mindestens eine Stromquelle mehrere Stromquellen umfasst und die genannten Pull-up-Bauelemente in den genannten Stromquellen PMOSFET-Bauelemente sind, die in Sättigung betrieben werden und verschiedene Breiten haben und einen Strom proportional zur Breite liefern.The system of claim 13, wherein said at least one power source comprises a plurality of power sources and said pull-up components These devices are PMOSFET devices that operate in saturation and have different widths and provide a current proportional to the width. System nach Anspruch 15, wobei die genannte mindestens eine Stromsenke mehrere Stromsenken umfasst und die genannten Pull-down-Bauelemente in den genannten Stromsenken NMOSFET-Bauelemente sind, die in Sättigung betrieben werden und verschiedene Breiten haben und einen Strom proportional zur Breite liefern.The system of claim 15, wherein said at least a current sink comprises a plurality of current sinks and said pull-down devices in said current sinks NMOSFET devices are in saturation be operated and have different latitudes and a current deliver proportionally to the width. System nach Anspruch 16, wobei die genannten Steuermittel einen Zeitsteuerungsgenerator zum Erzeugen von Signalen zur Steuerung der genannten Schalter in jeder der genannten Stromquellen und Stromsenken sowie einen Steuercomputer zum Steuern des genannten Zeitsteuerungsgenerators umfassen.The system of claim 16, wherein said control means a timing generator for generating signals for control said switch in each of said power sources and power sinks and a control computer for controlling said timing generator include. System zur Apodisierungssteuerung eines Mikrostrahlformers, das Folgendes umfasst: mehrere Mikrostrahlformer-Patches (20), wobei jeder der genannten Mikrostrahlformer-Patches (20) mehrere Mikrostrahlformerkanäle (22) umfasst, jeder der genannten Mikrostrahlformerkanäle (22) einen Wandler (26), einen Mikrostrahlformersender (24) und eine Steuerschaltung zum Ansteuern des genannten Wandlers, einen Mikrostrahlformerempfänger (28) zum Empfangen von Signalen vom genannten Wandler (26) und ein Verzögerungselement (30A) zum Verzögern der empfangenen Wandlersignale umfasst, und wobei die genannten Mikrostrahlformer-Patches (20) in mehrere Cluster (38A, ...) gruppiert sind, so dass jedes der genannten Cluster (38) mehrere der genannten Mikrostrahlformer-Patches (20) beinhaltet, und die genannten Mikrostrahlformersender (24) jedes der genannten Cluster mit einem gemeinsamen Knoten (44) verbunden sind; einen Mainframe-Strahlformer mit mehreren einzeln justierbaren Energieversorgungen (40A, 40B) und mehreren Mainframe-Kanälen (16), wobei jeder der genannten Kanäle einen Mainframe-Empfänger umfasst; erste Anschlussmittel (18), um die genannten Mikrostrahlformerempfänger in jedem der genannten Mikrostrahlformer-Patches mit einem entsprechenden der genannten Mikrostrahlformerkanäle (16) zu verbinden; und zweite Anschlussmittel (42), um jedes der genannten Cluster (38) mit einer entsprechenden der genannten Energieversorgungen 40 zu verbinden.A system for apodization control of a microbeamformer, comprising: a plurality of microbeamformer patches ( 20 ), each of said microbeamformer patches ( 20 ) a plurality of microbeamformer channels ( 22 ), each of said microbeamformer channels ( 22 ) a converter ( 26 ), a microbeamformer transmitter ( 24 ) and a control circuit for driving said converter, a microbeamformer receiver ( 28 ) for receiving signals from said converter ( 26 ) and a delay element ( 30A ) for delaying the received transducer signals, and wherein said microbeamformer patches ( 20 ) into several clusters ( 38A , ...) are grouped together so that each of the named clusters ( 38 ) several of said microbeamformer patches ( 20 ), and said microbeamformer transmitters ( 24 ) each of said clusters with a common node ( 44 ) are connected; a mainframe beamformer with several individually adjustable power supplies ( 40A . 40B ) and several mainframe channels ( 16 ), each of said channels comprising a mainframe receiver; first connection means ( 18 ) to connect said microbeamformer receivers in each of said microbeamformer patches to a corresponding one of said microbeamformer channels ( 16 ) connect to; and second connection means ( 42 ) to each of the named clusters ( 38 ) with a corresponding one of said power supplies 40 connect to. System nach Anspruch 18, wobei die genannten ersten und zweiten Anschlussmittel Kabel umfassen.The system of claim 18, wherein said first and second connection means comprise cables. System nach Anspruch 18, wobei die jedem der genannten Cluster zugeführte Energieversorgungsspannung unabhängig justierbar ist.The system of claim 18, wherein each of said Cluster supplied Power supply voltage independent is adjustable. System nach Anspruch 20, wobei die jedem der genannten Cluster zugeführte Energieversorgungsspannung für jedes Impulswiederholungsintervall auf eine unterschiedliche Spannung justierbar ist.The system of claim 20, wherein each of said Cluster supplied Power supply voltage for each pulse repetition interval to a different voltage is adjustable. System nach Anspruch 18, wobei der genannte Mikrostrahlformersender in mindestens einem der genannten Mikrostrahlformerkanäle Folgendes umfasst: mehrere schaltbare Stromquellen, wobei jede der genannten Stromquellen ein Pull-up-Bauelement (52), das dafür eingerichtet ist, die gepulste Energieversorgungsspannung zu empfangen, und einen zwischen das genannte Pull-up-Bauelement (52) und den genannten Wandler (26) des genannten Mikrostrahlformerkanals (22) geschalteten Schalter (54) umfasst; und mehrere schaltbare Stromsenken, wobei jede Stromsenken ein Pull-down-Bauelement (60) und einen zwischen das genannte Pull-down-Bauelement (60) und Masse geschalteten Schalter (62) umfasst, und wobei die genannten Pull-down-Bauelemente (60) dafür eingerichtet sind, den genannten Wandler (26) über die genannten Schalter (62) zu entladen.The system of claim 18, wherein said microbeamformer transmitter in at least one of said microbeamformer channels comprises: a plurality of switchable current sources, each of said current sources having a pull-up device ( 52 ) adapted to receive the pulsed power supply voltage, and one between said pull-up device ( 52 ) and said converter ( 26 ) of said microbeamformer channel ( 22 ) switch ( 54 ); and a plurality of switchable current sinks, each sinking a pull-down device ( 60 ) and one between said pull-down device ( 60 ) and grounded switches ( 62 ) and wherein said pull-down devices ( 60 ) are adapted to the said converter ( 26 ) via the mentioned switches ( 62 ) to unload. System nach Anspruch 22, wobei die genannten Pull-up-Bauelemente PMOSFET-Bauelemente sind, die in Sättigung betrieben werden, und wobei die genannten PMOSFET-Bauelemente unterschiedliche Breiten haben und einen Strom proportional zur Breite liefern.The system of claim 22, wherein said pull-up devices PMOSFET devices are those that are operated in saturation, and wherein said PMOSFET devices have different widths and deliver a current proportional to the width. System nach Anspruch 22, wobei die genannten Pull-down-Bauelemente NMOSFET-Bauelemente sind, die unterschiedliche Breiten haben und einen Strom proportional zur Breite liefern.The system of claim 22, wherein said pull-down devices NMOSFET devices are those that have different widths and one Supply current proportional to the width.
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